汶川特大地震前电离层主要参量变化

利用GPS-TEC和厦门电离层测高仪数据, 分析了汶川大地震前我国地区电离层的形态和变化. 其中, 利用JPL提供的电离层TEC地图数据分析发现, 在地震前3天的下午16~18 LT, 汶川以东南约20°范围内的我国地区电离层TEC出现了10~15 TECU的显著增强, 同时在南半球磁力线共轭区也出现了电离层TEC增强现象, 增强幅度约10 TECU, 在此区域外全球其他地区未见明显TEC增加或减少. 从TEC数据中也可以看出在地震前6天(5月6日)我国南方地区发生了电离层TEC减小现象, 与9日出现的电离层TEC增强现象相比, 此次减小的幅度较小(约4 TECU)、区域较大(经度方向约80°), 在南半球磁力线共轭区域未见如此大面积的TEC同步减小现象. 主要分析厦门站数据并参照少数其他台站测高仪资料的监测结果显示, 我国多个电离层垂测站均观测到电离层的异常扰 动. 发现震前3天地震附近地区出现了电离层参量异常增加, 与以往研究发现的震前电离层参量异常减小的结果不一致, 初步分析此次震前震前3天电离层参量异常增加可能与该区域电场突然增加有关, 可能是本次地震的电离层前兆; 震前6天电离层参量的异常减小可能与发生在5月5日的地磁小扰动有关, 具体因素需进一步分析.     

1997年11月6日大耀斑期间电离层TEC的GPS观测结果分析

利用GPS测量电离层TEC方法处理了1997年11月6日世界时11:49耀斑爆发期间地球向日面纬度范围在[N28～N45], 经度范围在[W90～E77]的15个台站的GPS 观测数据, 得到了耀斑期间电离层TEC的变化结果. 本次耀斑为本太阳活动周开始以来观测到的最强的一次, 耀斑的X射线级别为X9.4. 计算结果表明:在几分钟内耀斑引起了大空间范围的电离层TEC增加, TEC增加的最大幅度在2.5×1016m-2以上, TEC增幅的大小与星下点的地方时有直接的关系, 但增幅并不与当地时12点对称, 地方时上午的电离层TEC增幅要比下午的更大些.     

GPS气象学应用进展及其监测实例分析

全球定位系统 (GPS)作为一种卫星导航和定位系统 ,如今已被广泛应用于气象学以及电离层研究 .由于GPS台站数量多、分布广和全天候观测 ,可以同时观测四颗以上卫星 ,得到四个以上的电离层下点处的垂直TEC(totalelec troncontent)等优点 .本文在启用GPS监测太阳耀斑爆发时电离层TEC变化的相关性及其电离层响应 .     

日照边缘区电离层对2003年10月28日大耀斑的响应

利用国际GPS服务中心(IGS)的GPS观测数据, 分析了2003年10月28日特大耀斑期间日照边缘区域的电离层总电子含量(TEC)的响应特点. 计算结果表明, 这是有相关记录以来最强烈的一次电离层总电子含量突增事件, 在地面太阳天顶角80°到110°的空间范围内, 观测到了明显的由耀斑辐射引起的总电子含量突增. 在太阳天顶角90°区域的TEC增加值大约为7 TECU, 在110度附近的总电子含量的增加值大约在1~2 TECU. 总的来看, 太阳天顶角越大, TEC增幅越小, 但在天顶角大于90°的区域TEC随天顶角的减少的速度要大于天顶角90°以内的区域.     

全球变暖是否导致台风增强:古风暴学研究进展与启示

近年来台风活动异常, 它是全球变暖的结果, 还是处在年代际变化的活跃期, 已经成为全球气候变化研究争论的焦点和热点. 由于台风器测年限太短, 对台风生成、发展和演化的复杂过程和机制认识不足, 特别是对破坏力巨大的超强台风活动规律的认识更是有限, 因此亟需延长台风资料的时间序列. “古风暴学”便是应运而生的一门新学科, 始于20世纪90年代, 通过研究地质记录和历史文献, 重建器测时代之前几百年至数千年的古台风活动规律. 在对近十几年来古风暴学主要研究进展和研究成果进行综述的基础上, 重点讨论了代用记录在古风暴学研究中的发展和前景. 古风暴学研究开始由比较单一地依靠典型风暴沉积特征, 逐步发展为综合运用微体化石、有机元素比值和同位素等方法, 进行风暴事件沉积的判识. 近年来又发展了树轮、洞穴石笋和珊瑚礁等年生长微层的氧同位素分析法. 历史文献资料也得到比较系统的整编和分析. 已有的研究表明, 台风登陆频数与全新世气温长周期波动不存在线性正相关关系; 台风活动与ENSO的关系是长期的、稳定的, La Niña年登陆中国的台风数和登陆中、北美洲的飓风数明显多于El Niño年, 这与现代台风观测资料的分析结果是一致的. 另外, 台风路径受副热带高压的影响, 但二者之间的长周期关系仍不清楚. 这些认识对于理解全球变化与台风趋势性变化有重要的指导意义. 古风暴学研究今后需加强: (ⅰ) 代用记录形成和保存机制的研究; (ⅱ) 不同代用记录的对比验证; (ⅲ) 区分风暴沉积与海啸等其他高能事件沉积; (ⅳ) 古风暴强度的重建工作; (ⅴ) 数值模拟; (ⅵ) 区域性和全球性的古风暴学对比研究, 增强台风发生机制与周期性的研究.     

福建泉州湾盐沼对台风“格美”的沉积动力响应

为了探讨海岸盐沼在台风条件下的海岸防护机制, 利用小型压力传感器、电磁式流速仪、Seapoint浊度计观测了互花米草盐沼、光滩在2006年“格美”台风登陆前后的水位、流速、流向、悬沙浓度等沉积动力参数. 结果显示: 互花米草盐沼内底层流速一般小于5 cm·s^-1, 明显低于光滩(5~35 cm·s^-1); 互花米草盐沼内底层流速大小对台风的响应不显著, 但其流向随台风作用强度的不同而出现较大差异; 台风过境对附近海域悬沙浓度的影响非常显著, 悬沙浓度达到正常天气情况下的13~19倍, 台风影响后期互花米草盐沼底层悬沙浓度高于光滩. 计算结果表明, 台风期间互花米草盐沼和光滩底层悬沙输运量是平常天气情况下的4倍左右; 落潮期间, 光滩底部切应力在大部分时间大于临界切应力, 滩面发生侵蚀, 台风登陆后的侵蚀通量为正常天气情况下的2~3倍不等, 而互花米草盐沼底层切应力一般小于临界侵蚀切应力, 符合悬沙沉降条件的时间段也比较长, 整个滩面很少发生侵蚀, 以沉降为主, 台风显著影响期间的悬沙沉降通量是正常天气情况下的3~6倍, 落潮期间的沉降通量是涨潮期间的1~2倍. 根据台风期间互花米草盐沼和光滩的沉积动力过程的对比, 前者有利于悬沙的堆积, 而光滩的沉积动力过程则使滩面发生侵蚀.     

自相关分析法在中国电离层短期预报中的应用

把自相关分析法应用于中国电离层短期预报, 提出了一种简便可行的自相关系数分段预报方法: 对于提前1~4 h的预报采用临频相对变化RDF的自相关系数和“迭代法”, 对于提前4 h以上的预报采用f₀F₂的自相关系数和“一次法”. 利用重庆和广州电离层观测站的数据给出了该方法预报精度的定量估计. 该方法对提前1~4 h的预报有明显的改善, 对提前4 h以上的预报其预报误差趋向饱和, 但仍优于流动月中值法. 该方法还可应用于其他电离层参量的短期预报.     

太阳耀斑期间向日面电离层相关扰动现象与分析

利用2000年7月14日太阳大耀斑期间向日面电离层GPS观测资料，对电离层此次耀斑的响应进行了研究，观测到了向日面电离层总电子含量（TEC）时间变化曲线的小同步扰动结构，扰动幅度的量级在10^15m^-2左右。通过与耀斑期间GOES卫星的软X射线辐射通量进行对比，对这些同步扰动结构进行了分析。结果表明，这些同步扰动确实存在于电离层，并与太阳耀斑辐射的演化特点有直接的关系。由软X射线辐射通量没有类似扰动的事实，可以认为该扰动主要是由于耀斑期间远紫外辐射存在的类似扰动引起的，且同步扰动发生的区域主要在电离层F区。     

电离层二阶项延迟对GPS定位影响的分析模型与方法

基于消除电离层一阶项延迟影响后的载波相位Lc线性组合观测量, 建立了电离层二阶项延迟对GPS定位结果影响的定量分析模型. 在此基础上, 利用国际GNSS服务组织WUHN跟踪站连续15 d的观测数据, 分析发现电离层二阶项延迟引起其定位结果规律性向南偏移的现象; 结合武汉地区上空地磁场分布对电离层二阶项延迟的影响规律, 研究表明地磁场是造成电离层二阶项延迟对该区域定位结果产生规律性向南偏移的主要原因之一.     

电离层经度变化波数谱成分与高层大气潮汐模的相关性

电离层沿经度方向变化的3波(WN3)和4波(WN4)经度波数谱成分与高层大气中周日东向2波(DE2)和3波(DE3)潮汐模之间密切相关.利用由JPL全球电离层地图(GIM)数据计算出的总电子积分含量(TEC)的纬度积分ITEC,以及TIMED卫星搭载的TIDI仪器观测到的MLT(Mesopause and lower ...     

电离层全球电子总含量的气候学特性分析与经验模式构建

利用120°E子午线上的GPS TEC数据, 计算了1996~2004年间的等效电离层全球电子总含量(GEC). 应用偏相关方法分析了GEC与太阳活动指数F_10.7, 以年为基频的季节因子之间的相关性, 发现GEC与F10.7, 年变化和半年变化因子之间均存在较强的相关性. 据此, 构建了一个由太阳活动指数和季节因子共同驱动的GEC经验模式, 并考察了太阳活动指数的修正对建模效果的影响. 结果表明GEC的变化主要由太阳活动周变化, 年变化和半年变化3种分量构成, 其中太阳活动周变化由太阳活动指数控制, 其变化幅度最大; 年变化与半年变化的幅度也受太阳活动指数调制, 半年变化的幅度略大于年变化幅度. 此外, 经过对比分析, 文中构建的GEC经验模型优于Afraimovich等人提出的GEC经验模型.     

基于海气耦合模式的南中国海北部风暴潮模拟

伴随台风产生的大风、暴雨、巨浪、风暴潮形成的台风灾害链对沿岸地区产生巨大影响,研究台风的形成和运动机理,减小风暴潮灾害,具有重要的科学价值和社会意义.台风影响期间,大气与海洋之间存在强烈的质量、能量交换,风场、流场、波浪场等物理场相互作用、相互影响.基于中尺度大气模式WRF和区域海洋模式ROMS,构建南中国海地区海气耦合模式,针对2012年台风"启德"进行数值模拟.通过观测数据对台风路径和强度进行验证,结果表明,建立的WRF-ROMS耦合模式在对台风"启德"影响下的南中国海风暴潮模拟中展现出较高的模拟精度.通过数值模式计算结果揭示了台风、风暴增水和风生流场的时空分布特征.台风运动过程中台风动力场、风暴增水及流场在空间上均具有"右偏性"的不对称分布特征,近岸风暴增水对台风的响应在时间上存在滞后性,风生流场具有较明显的滞后性特征.     

耀斑的日面位置与电离层SITEC的关系

利用1997－1999年GOES卫星的耀斑观测资料以及国际GPS网的GPS观测资料,对作为耀斑参数之一的耀斑同位置与电离层SITEC的关系进行了分析。结果表明：除了耀斑的X射线最大辐射通量,耀斑日面位置也是影响TEC增幅的一个重要参数。一个X射线最大辐射通量较小但其太阳经度角较小的耀斑对电离层的影响可能会强烈于X射线最大辐射能量较大但其经度角较大的耀斑。当X射线最大辐射通量相近时,耀斑距日面中线的经度角越小,耀斑对电离层的影响越大。     

我国台风路径预报的流体动力学方法研究

台风是一种发生在热带洋面上的强烈风暴。当这种风暴移近大陆或登陆后,将给人类带来灾害,严重的可酿成巨灾。例如:1958年8月,一个台风在日本伊势湾登陆,使10万人无家可归;1970年11月,一个孟加拉湾热带风暴,引起了汹涌的巨浪和大海潮,吞没岛屿、冲毁陆地,使30万人丧生。可见,台风确是一种重大的灾害性天气。我国是全世界少数几个受台风影响最严重的国家之一。我国从辽宁到广西漫长的沿海地区(包括台湾     

电离层与太阳活动性关系

秉含着不同时间尺度的太阳电磁辐射变化无疑会调制电离层. 作为电离层物理的核心 问题之一, 电离层对太阳活动性的依存关系是认知电离层结构与演变的基础. 本文简要地综 述最近一些年在电离层的太阳活动性依赖特性方面取得的进展, 涉及的内容包括: (1) 在太阳 辐射的观测与太阳活动指数方面, 以电离层研究的视角评述了太阳活动指数存在的问题, 统 计证实了太阳活动指数与EUV 辐射通量间的非线性关系, 以及改进太阳活动指数的一些努 力; (2) 阐述了在不同高度电离层的太阳活动性依赖性的工作进展, 特别是最近的统计研究发 现, 随着太阳EUV 辐射通量变化, 电离层电子密度变化趋势与所在纬度、季节、地方时和高 度有关, 可区分为准线性、放大和饱和3 种类型, 取决于不同的主控物理过程; (3) 太阳活动 历史序列和23/24 太阳活动周极低展示出太阳活动性存在极端现象, 讨论了太阳辐射极端条 件下的电离层状态; (4) 在电离层的耀斑响应方面, 对全球观测数据的分析研究揭示出耀斑期 间电离层响应与一些太阳参数的统计关系, 特别是修正了以往关于电离层响应与天顶角无关 的错误论断. 利用电离层模式成功模拟了耀斑期间电离层响应的季节、地方时变化和高度差 异等的观测特征. 以上相关工作有助于理解电离层的基本过程, 并为电离层建模、预报和相 关工程应用提供指导.     

中国东部季风区大气降水δ18O的特征及水汽来源

季风环流是水汽输送的重要载体, 它通过影响和制约大尺度水汽输送场的分布和水汽收支状况对季风区的降水产生影响. 对我国受季风影响最为显著的东部地区大气降水中稳定氢氧同位素的研究将有助于对季风降水机制的理解. 2005~2006年各月, 在中国大气降水同位素观测网络(CHNIP)位于该地区的17个观测站点进行了月大气降水样品的采集. 根据得到的274组稳定氢氧同位素组分所建立的局地大气降水线方程δD = 7.46δ18O + 0.90, 反应了该地区独特的局地气候特点. δ¹⁸O值由沿海向内陆地区逐渐贫化, 并且南部和东北地区δ¹⁸O值年内变化存在周期性. 不同地区影响降水同位素的气候因子不同, 由南向北, 温度效应逐渐增强, 降水量效应由全年存在变为只在主要降水期存在. 控制δ¹⁸O的地理因子存在差异: 南部和华北地区为高程, 东北地区是纬度. 此外, δ¹⁸O对季风的进退、雨带的移动以及台风/强热带风暴等强对流天气的运动路径有一定的示踪作用.     

全球变暖和极端气候事件之我见

 笔者认为当今的全球变暖可能是一种百年尺度的气候变化,其中包含若干个“年-10年”尺度的次一级的冷暖波动,去冬的严寒低温可能是年尺度的波动,它不大可能改变百年尺度的全球变暖趋势。近些年中国出现了一些罕见的高温、干旱、暴雨强降水事件,出现了一些新的气候极端值,但却不宜简单地将每个事件都直接归因于全球变暖。最近50多年中国温度变化与全球迅速变暖势相趋同;降水和干旱变化有明显的区域差异;登陆台风数量和强沙尘暴的发生均呈现下降趋势,观测表明未出现随全球变暖越来越多、越来越强的变化趋势。同时,经济发展对气候变化的敏感性的提高是气候灾害损失增多的重要原因。最后笔者指出,面对气候变化,避害和趋利两方面都需要考虑。     

福建泉州湾盐沼对台风“格美”的沉积动力响应

为了探讨海岸盐沼在台风条件下的海岸防护机制,利用小型压力传感器、电磁式流速仪、Seapoint浊度计观测了互花米草盐沼、光滩在2006年"格美"台风登陆前后的水位、流速、流向、悬沙浓度等沉积动力参数.结果显示:互花米草盐沼内底层流速一般小于5cm·s-1,明显低于光滩(5～35cm·s-1);互花米草盐沼内底层流速大小对台风的响应不显著,但其流向随台风作用强度的不同而出现较大差异;台风过境对附近海域悬沙浓度的影响非常显著,悬沙浓度达到正常天气情况下的13～19倍,台风影响后期互花米草盐沼底层悬沙浓度高于光滩.计算结果表明,台风期间互花米草盐沼和光滩底层悬沙输运量是平常天气情况下的4倍左右;落潮期间,光滩底部切应力在大部分时间大于临界切应力,滩面发生侵蚀,台风登陆后的侵蚀通量为正常天气情况下的2～3倍不等,而互花米草盐沼底层切应力一般小于临界侵蚀切应力,符合悬沙沉降条件的时间段也比较长,整个滩面很少发生侵蚀,以沉降为主,台风显著影响期间的悬沙沉降通量是正常天气情况下的3～6倍,落潮期间的沉降通量是涨潮期间的1～2倍.根据台风期间互花米草盐沼和光滩的沉积动力过程的对比,前者有利于悬沙的堆积,而光滩的沉积动力过程则...     

2011年3月11日日本地震震前电离层异常变化分析

以2011年3月11日日本本州东海岸附近海域发生的Mw9.0级地震为背景,利用震中附近GNSS观测站数据计算得到的VTEC和电离层测高仪站的foF2数据,分析了地震前后的电离层异常.发现3月8日存在明显的正异常,且明显的异常持续了6h.进一步分析电离层异常的空间分布后,认为3月8日中午至日落前后发生的电离层正异常很可能是由于孕育地震而引起的.通过给出的3月8日VTEC二维异常分布图发现异常的区域在经度方向跨度有50°,在纬度方向接近20°,长度大致为3:1,电离层VTEC异常峰值出现在15:00~19:00LT之间,峰值点并不位于震中的正上方,而是位于震中偏向赤道方向,在赤道共轭区也存在异常,而在全球其他区域没有显著的异常.为深入分析该天电离层异常的变化情况,采用电离层层析技术重构了震区附近电离层电子密度时空分布,确认3月8日的电离层异常可看作是日本311地震的前兆.     

台风麦莎(Matsa)的波状降水特征研究

采用地面加密观测资料、中国风云2号卫星黑体亮度温度(TBB)资料以及NCEP1° × 1°再分析资料, 分析2005年8月登陆中国的台风Matsa大范围暴雨带的结构特征, 研究台风激发的大气波动、大气三维结构及其与台风雨带的关系. 采用观测实事、诊断分析与大气波动理论, 探讨这类台风引起的远距离暴雨带的形成机理. 结果表明: (ⅰ) Matsa雨带具有显著的波状分布特征和远距离传播特征. (ⅱ) 雨带从台风中心向北绵延达2000 km, 波长约500~1000 km, 波动周期12~24 h. (ⅲ) Matsa雨带分布的波状结构与台风周围大气的三维结构特征, 包括扰动涡度散度场、垂直运动场和水汽通量散度场等相应的波动变化特征有密切关系. (ⅳ) 观测实事和理论分析结果表明, Matsa北向传播的大型雨带分布特征与大气惯性波与大气重力内波的混合波特征有关. (ⅴ) 只有在适当的大气层结与合适的重力波垂直波数条件下, 台风扰动才能激发此类远距离传播的波动, 并形成大范围的波状雨带.