基于耦合气候系统模式的中全新世黄、东海海表通量分析

对中全新世(6,ka时期)海洋和气候的研究可加深人们对现阶段气候变化和海洋环境的认识,为预测未来海洋与气候环境变化提供一个重要参照.文章分析一个耦合气候系统模式FGOALS-s2.0的模式结果,首先对其工业革命前(0,ka时期)东亚地区夏季降水及冬、夏季10,m风场的模拟结果进行评估,然后进一步对中全新世和工业革命前黄、东海海表大气强迫的季节变化进行了对比.结果显示:模式模拟出0,ka时期东亚夏季降水从东南洋面至西北内陆减少的空间分布特点,冬、夏季10,m风场亦与观测大体一致;6,ka时期夏季,黄、东海风速较0,ka时期增大约0.8,m/s,16%左右;黄海风应力旋度值为正,东海为负,与0,ka时期相比旋度绝对值均增大;同时,两海区接收的太阳短波辐射较0,ka时期均增加,短波辐射的差异是中全新世夏季黄、东海海表的净热吸收增加的主要因子.6,ka时期冬季,黄、东海北风加强,东海增加量在0.5~1.0,m/s,幅度约为10%,较黄海更为明显;两海区在冬季的净热释放也较0,ka时期增大,东海释放更甚;冬季黄、东海风应力旋度较0,ka时期则无太大差别.研究表明,由于6,ka时期太阳辐射季节循环的改变,造成了黄、东海夏季风增强,海表净热通量也发生相应变化,该时期大气强迫场的变化可能会使黄、东海表层水温分布趋势发生较大改变,进而影响陆架环流格局.     

流场与温度场耦合作用下对传统蒙古包建筑外表面对流换热的影响

为了研究室外空气温度、风速风向和太阳辐射耦合作用对供暖期传统蒙古包建筑外表面对流换热的影响。通过采用风速仪以及遮阳与非遮阳两套系统分别对建筑外表面进行了测试。研究了室外空气温度、风速风向以及太阳辐射对建筑外表面对流换热的影响规律。实验结果表明:遮阳系统可以有效地降低太阳辐射,进而减小建筑外表面的对流换热量;同时可以看出,建筑外表面对流换热系数与当地风速呈现指数关系,对流换热系数随风速的增大而增大。研究可以为内蒙古地区传统蒙古包建筑的能耗分析,以及模拟地区风环境和热环境的边界条件提供依据。     

风压通风办公建筑内温度预测方法的模拟与实验

采用天津地区典型年气象参数、季节主导风向和平均风速,综合考虑围护结构传热、日射得热和室内热源散热,数值模拟了天津地区一栋办公建筑过渡季节风压自然通风下的室内热环境,得出室内温度与房间单位面积稳态得热量之间的线性关系曲线.通过实验测试该建筑内、外环境,发现测试结果与理论计算结果相比在线性上有所偏离,最大线性偏离度为6.7%,对应于相同的室内温度,单位面积得热量值高于理论计算结果.最后分析了产生线性偏离和数值偏差的原因,论证了理论计算结果的可靠性.     

Single-fluid 2D magnetohydrodynamic simulation of solar wind structure in comparison to ulysses observations

Two dimensional Magnetohydrodynamic (MHD) equations with and without the momentum addition respectively have been used to simulate the solar wind structure on the meridian plane. The results show that far away from the sun it isn't solar magnetic field that induces the cncave solar wind speed. Instead, there may be the fast speed streamer driven by the momentum addition and an interface between high and low speed streamers. The interaction between high and low speed streamers causes the sharp division. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (4999045) Biography: Deng Ling-yun (1976-), female, Master candidate, research direction: solar-terrestrial physics.     

Cool heliosheath plasma and deceleration of the upstream solar wind at the termination shock

The solar wind blows outward from the Sun and forms a bubble of solar material in the interstellar medium. The termination shock occurs where the solar wind changes from being supersonic (with respect to the surrounding interstellar medium) to being subsonic. The shock was crossed by Voyager 1 at a heliocentric radius of 94 au (1 au is the Earth-Sun distance) in December 2004 (refs 1-3). The Voyager 2 plasma experiment observed a decrease in solar wind speed commencing on about 9 June 2007, which culminated in several crossings of the termination shock between 30 August and 1 September 2007 (refs 4-7). Since then, Voyager 2 has remained in the heliosheath, the region of shocked solar wind. Here we report observations of plasma at and near the termination shock and in the heliosheath. The heliosphere is asymmetric, pushed inward in the Voyager 2 direction relative to the Voyager 1 direction. The termination shock is a weak, quasi-perpendicular shock that heats the thermal plasma very little. An unexpected finding is that the flow is still supersonic with respect to the thermal ions downstream of the termination shock. Most of the solar wind energy is transferred to the pickup ions or other energetic particles both upstream of and at the termination shock.     

不同沙尘天气微气象和沙尘演变规律的对比研究

利用内蒙古浑善达克沙地沙尘暴实验探测资料,给出2004年春季多次沙尘天气过程近地面微气象学要素、湍流通量及沙尘浓度的极值对比,重点分析了3月27-28日强沙尘暴过境时近地面微气象学要素和辐射分量的变化特征。结果表明： 沙尘天气过程中,白天近地层温差均有不同程度的降低,夜间逆温强度减弱;净辐射与感热通量较晴空值均有不同程度的削弱。沙尘天气过境时,动量通量显著增加,动力湍流与热力湍流配合,有利于加强沙尘源区的局地起沙和沙尘的垂直输送过程。3月27-28日强沙尘暴过境时,伴随地面水平风向的转变,沙尘浓度迅速增加,风速及其垂直梯度增大;在沙尘暴增强阶段,近地层降温达7℃,比湿出现极大值,净辐射和感热通量降为负值。当沙尘浓度达到最大值后,净辐射上升至零,反映了夜间沙尘气溶胶对低层大气和地表的保温作用。     

基于灰色关联分析的“白屋顶计划”评价模型

在已知人为热释放、风速、日照时数和相对湿度的前提下,以芜湖市为例,运用灰色关联分析求出以上四个影响因素对行为因子(城市热岛效应)的关联影响程度,算出日照时数在四个环境因子中的比重,从而将白色屋顶计划对城市热岛效应的作用量化,建立了灰色预测模型。通过回归分析计算白屋顶计划对城市温度的影响,最后将预测数据与真实数据进行对比,模型结果表明"白屋顶计划"是合理且可行的。     

环境参数对PTR70真空集热管外壁面温度的影响

为了利用玻璃管外壁面温度判别集热管真空,考虑集热管的传热平衡,推导出玻璃管外壁面温度与集热管热损失的关系表达式,结合PTR70真空集热管实验拟合关联式,确定不同环境风速、环境温度、太阳辐射强度以及管内循环工质温度下,PTR70真空集热管处于良好运行状态时的玻璃管外壁面温度范围.结果表明:环境变化仅改变玻璃管外壁面温度,对集热管热损失的影响相对较小.随着环境风速的增大,玻璃管外壁面温度先是急剧减小,然后趋于平缓；随着环境温度的升高,玻璃管外壁面温度呈线性升高；太阳辐射强度的变化对玻璃管外壁面温度几乎没有影响.工质温度是影响PTR70真空集热管热损失的最主要因素,玻璃管外壁面温度和集热管热损失都随工质温度的升高而增大,且增幅越来越大.     

对流层风廓线雷达资料质量分析

为了检验对流层风廓线雷达观测数据的准确性,利用2014年6-7月咸宁的对流层风廓线雷达和GPS移动探空资料,以GPS探空观测值为参考,对对流层风廓线雷达的观测质量进行对比分析,定义两者风向偏差在15°以内或风速偏差在3m/s以下的样本为有效样本,通过比较有效样本占总样本数的比值来判断风向和风速数据的质量。结果表明:降水量对风场影响不明显,风速和风向有效样本数的变化不同,比较时段内,风向数据的质量优于风速,降水提高了风向数据的质量;1~10km高度,风向数据的质量较好,而降水将提高该数据的质量;8km高度以下,风速数据的质量较好,降水对该数据的质量起反效果。总体来说,除近地层(1km以下)外,风速值越大,风向数据的质量越好,降水对高层风向数据的质量有正贡献。     

华中丘陵地带塔层湍流通量的观测分析

利用2006年湖南小墨山地区的塔层数据和湍流数据, 分析了该地区风速风向的年变化以及冬夏两季风温廓线的日变化规律, 利用传统近地层通量廓线关系得出了感热通量计算值, 并将其与感热通量测量值进行了对比, 对经典近地层相似性理论在非均匀下垫面上的应用进行了初步探讨。研究发现小墨山地区的复杂地形对粗糙度、感热通量的计算有重要影响, 需要将来流分成不同方 向分别讨论。由于北部平原南部 山地的影响, 偏南风时粗糙度z₀ 大于偏北风。而对夏季感热通量的分析表明, 感热通量的计算主要受到山体的影响。北风时测点位于迎风坡, 计算值系统偏大, 东南风时对应背风坡的情况, 计算值系统偏小, 西南风与山体走向大体平行, 计算值与测量值近似相等; 将有偏差的计算值进行修正后, 结果得到了明显改善。     

Chimney Effect Assessment of the Double-skin Facade

The mathematic model of heat transfer through ventihted double glazing was verified with themeasured data,which were from a test chamber equipped with glass face temperature,solar radiation,ambient temperature,and wind speed measurement facility.Mter the model validation,the double-skin facade assess-ment was carried out through simulation with ESP-r software integrating thermal simulation and air low net work module.The air flow situation in the air gap was analyzed on the basis of the hourly air velocity simulation data within typical winter week,summer week,spring week and autumn week.The differences of chimney ef-fect in different seasons were discussed,and the thermal loads resulted from the ventilated and unventihted dou-ble skin facade were presented.     

太阳风起源区等离子体动力学机制

 根据太阳风的起源,对太阳风的等离子体动力学理论进行研究。对磁流体力学（MHD）做了详细概述,在此基础上讨论稳定态下的震波结构,并进行详细的公式推导,特别是对它的不连续结构与旋转不连续的性质进行说明。通过对卫星观测结果的分析,得到两种磁场方向不连续面：切向不连续（TD）和旋转不连续（RD）。研究表明,TD的特性为垂直不连续面的磁场分量为零,电离子不通过该面;RD两侧的磁场方向不同但是大小相同,且有电离子通过该不连续面。太阳风中旋转不连续面主要与高速太阳风有关。通过分析6种不连续结构得到：在通过界面的磁通量保持不变的情况下,切向磁场会任意改变方向,出现旋转不连续现象,且此现象能够通过一维空间结构图方法加以验证。通过对比推导结果与数据验证图,发现数据图的分析支持公式的推导,证实太阳风起源区等离子存在旋转不连续机制。     

基于正交试验的寒区隧道温度场影响因素敏感度研究

影响寒区隧道温度场的因素众多,建立基于有限差分的隧道非稳态传热计算模型,以实际寒区铁路隧道南山隧道为例,采用正交试验法分别以隧道衬砌内部节点平均温度、隧道某断面衬砌温度和隧道洞口纵向冻结长度为指标对影响隧道温度场的各因素进行敏感度研究.结果表明:不同指标下各因素敏感度排列有局部差异;总体来讲,隧道埋深、洞内风向、隧道断面大小、洞内风速、入口风温、围岩导热系数、隧道埋深是影响隧道温度场的主要因素,围岩比热容、围岩密度是影响隧道温度场的次要因素.在寒区隧道抗防冻设计中,除去围岩比热容、围岩密度、围岩导热系数、入口风温等不可更改因素,对隧道温度场影响较大的隧道埋深、洞内风向、洞内风速、隧道断面大小、隧道埋深等隧道设计参数必须合理设置.     

Application of entransy theory in the heat transfer optimization of flat-plate solar collectors

The flat-plate solar collector is an important component in solar-thermal systems, and its heat transfer optimization is of great significance in terms of the efficiency of energy utilization. However, most existing flat-plate collectors adopt metallic absorber plates with uniform thickness, which often works against energy conservation. In this paper, to achieve the optimal heat transfer performance, we optimized the thickness distribution of the absorber with the constraint of fixed total material volume employing entransy theory. We first established the correspondence between the collector efficiency and the loss of entransy, and then proposed the constrained extreme-value problem and deduced the optimization criterion, namely a uniform temperature gradient, employing a variational method. Finally, on the basis of the optimization criterion, we carried out numerical simulations, with the results showing remarkable optimization effects. When irradiation, the ambient temperature and the wind speed are 800 W/m², 300 K and 3 m/s, respectively, the collector efficiency is enhanced by 8.8% through optimization, which is equivalent to a copper saving of 30%. We also applied the thickness distribution optimized for wind speed of 3 m/s in heat transfer analysis with different wind speed conditions, and the collector efficiency was remarkably better than that for an absorber with uniform thickness.     

地面热力条件对庭院式建筑内部空气环境的影响

太阳辐射、人员聚集和存在散热设备等通常对庭院式建筑内部敞开空间的热环境产生重要影响.在不同背景风速和地面热力条件下,对庭院内部流场和颗粒污染物浓度分布特征进行了数值模拟计算和讨论分析.结果表明,在背景风速较大时(＞3.0 m/s),地面热力条件对庭院内部气流和粒子浓度分布特征的影响可以忽略;但当背景风速较小时(0.5 m/s),地面热源产生的热压作用对庭院内气流和粒子浓度分布有较大影响.较高的地面散热强度将增加庭院换气率,但同时也存在着庭院下风向建筑内部污染物浓度增加的可能性.     

Turbulent flux exchange characteristics of air-ice-sea above the Arctic Ocean during the polar day period

Chinese “Xue Long” breaker made its first voyage to the Arctic Ocean for scientific expedition from July to September, 1999. The tethersonde meteorological tower (TMT) sounding system was used to probe the temperature, humidity, air pressure, wind direction and wind speed on different underlying surfaces above the Arctic Ocean. The probed data were used for calculating the roughness length z0, momentum flux M, drag coefficient CDD, sensible heat flux Hss, bulk transfer coefficient CHH for sensible heat, latent heat flux HLL, and bulk transfer coefficient CEE for latent heat of air-ice-sea on different underlying surfaces. They vary within the ranges of (0.2 ～ 1.0) mm, (1.14～9.19) ×10-2N/m2, (0.87～ 1.76) × 10-3,-(4.2～ 12.5) W/m2, (0.84～ 1.37) x 10-3,-6.6～ 23.6 W/m2 and (0.85 ～ 1.40) x 10-3, respectively. It shows that the drag coefficient is greater than the latent heat transfer coefficient, and again the latent heat transfer coefficient is larger than the sensible heat transfer coefficient. Besides, the fluxes of momentum, sensible and latent heat are apparently correlated to the mean wind speed and the mean potential temperature difference and mean specific humidity difference.     

北京市夏季城市强热岛边界层气象特征

近年来,北京市城市化发展迅速,城市气候特征也发生明显变化。应用中科院大气所325m铁塔的梯度观测资料,对发生在北京市的夏季强热岛天气的边界层气象特征进行了分析。结果表明:发生在夜间的北京市夏季强热岛,其边界层存在很强的逆温层结,并且逆温层较厚,低层风速较小,一般不超过2.0m/s;但白天,随着太阳短波辐射的加强,逆温结构很快被破坏,城市热岛强度也迅速减弱。     

有云条件下WRF模式中5种边界层参数化方案的比较研究

利用中尺度气象模式WRF中五种边界层参数化方案,对中国安徽寿县地区进行高分辨率的数值模拟,评估有云条件下边界层参数化方案对不同气象要素以及边界层结构的模拟能力。结果表明:两种非局地方案(ACM2、YSU)在云层存在的时间、云底高度、云底厚度方面模拟效果较好,局地方案模拟结果较差;对于向下短波辐射模拟,ACM2方案更接近观测值;对2 m温度和比湿模拟ACM2方案最好,而局地方案在风速和风向上存在优势;垂直结构方面,白天弱不稳定条件下,非局地方案考虑大涡输送更能表征位温廓线和湿度廓线,而风速和风向廓线的模拟,除了MYJ方案外,其它方案均能成功模拟,在夜间弱稳定条件下,5种方案都能模拟出弱不稳定层结、逆湿结构、急流等。     

天波超视距雷达一阶海杂波后向散射特性分析

为了得到天波超视距雷达一阶海杂波后向散射系数变化范围及总体变化规律,以及雷达频率、海面风速、风波角、海浪有向波高谱关于海面风向的扩展程度等各参数对一阶海杂波后向散射的影响规律,针对天波超视距雷达探测的特点,引入Barrick等给出的高频雷达一阶海杂波后向散射系数模型,运用仿真分析的方法得知,无向幅度谱达到饱和时,一阶海杂波后向散射系数大概在-39 dB--14 dB,无向幅度谱未达到饱和时,一阶海杂波后向散射系数范围在-460 dB--18 dB,且频率与风速的相对大小决定了探测环境处于饱和区或非饱和区,又进一步仿真分析雷达频率、海面风速、风波角、海浪有向波高谱关于海面风向的扩展程度等参数对一阶海杂波后向散射的影响,得出各参数对一阶海杂波后向散射影响的规律,这对天波雷达目标探测策略及高频海杂波建模和滤除有指导意义.     

太阳风磁流体湍流串级率与质子加热率的比较研究

本文利用Ｔｕ和Ｍａｒｓｃｈ（１９９０）导出的串级函数和Ｈｅｌｉｏｓ飞船的观测数据计算了太阳风中磁流体湍流的串级率，计算表明当取ａ＝０．４１时，湍流能量串级率与质子加热率在０．３ＡＵ至１ＡＵ处有近似相同的径向变化。