1991年夏一次梅雨锋暴雨的能量研究

利用ＭＭ４模式模拟了１９９１年６月３０日００时～７月２日００时一次大暴雨过程．并将输出结果进行了能量平衡的计算。发现动能及其各收支项主要集中在高层；平均有有效位能问动能转换；散度风动能不足总动能的１％，但起着能量转换的中介作用。在暴雨时期，散度风动能、它的次网格转换、来自有效位能的转换以及其向旋转风动能的转换等均达到最大值，说明散度风动能和暴雨有更为密切的关系。     

关于湿斜压大气中某些能量关系的分析和应用

本文讨论了湿斜压大气中的某些能量关系并给出了一个应用例证。讨论包括;①温总能方程和湿总能守恒条件;②湿内位能和动能之间的能量转换关系;③对湿内位能和动能趋势有贡献的物理因子分析;④湿内位能趋势方程和动能趋势方程的尺度分析及结果;⑤湿针压能量关系对暴雨分析的应用。     

江淮气旋的动能收支分析

本文采用实测资料,对江淮气旋发展时期的动能收支进行了诊断分析,得到:在梅雨期内气旋发展的动能源,或是来自积云对流效应,或是部分来自系统内部的动能产生,部分来自积云对流效应;而梅雨期前气旋发展的动能源则主要来自系统内部的动能产生。进一步分析表明:凝结潜热加热,温度平流和涡度平流对低层的动能产生有重要作用。     

转炉托圈机械应力的实验研究与有限元分析

设计制作了转炉托圈实验装置对其在静载荷下采取倾角α为０°,３０°,５５°,９０°四种工况下,分别进行机械应力测量,并进行了有限元计算与分析。实验与分析结果对转炉托圈的设计和使用有一定的指导意义。     

燕山地区的构造运动问题

本文所谈的燕山地区,主要是指西北以宣化为界,南至房山,东至北京市区,即北纬40°40′—39°40′、东经115°—116°30′之间,从大地构造位置来说,它处于阴山—天山纬向构造带的南缘、祁吕贺兰山字型东翼反射弧和新华夏系第三隆起带中段交汇部位(图1)。     

暴雨中尺度环境场的总动能收支

利用一套分辨率较高的中尺度实验观测资料,对一次暴雨过程的中尺度环境场进行了总动能平衡的诊断研究,讨论了对流活跃和非活跃两个时期动能平衡过程的差异．结果表明,暴雨的能量过程很活跃,非地转运动的绝热耗损和动能的向外界辐散是暴雨过程的主要能汇,而次网格尺度向网格尺度的运动动能转换,是环境场动能的主要能源;暴雨区对流层高层的能量过程比低层活跃,高层急流对环境场动能平衡过程有很大作用．比较对流活跃和非活跃２个时次的动能平衡过程发现,暴雨过程的动能平衡与对流强度变化有联系,２个不同时段的动能平衡过程有差异,尤其在中层这种差异更明显．     

2008年"2.28"低纬高原强对流成因诊断与数值模拟

 利用常规观测、NCEP1°×1°再分析资料和中尺度WRF模式,对低纬高原云南2008年"2.28"强对流进行成因诊断和数值模拟研究,结果表明:此次复杂强对流在春季低温冷冻灾害和位势稳定背景下,由强垂直风切变、低层潮湿和足够水汽供应以及强抬升机制共同作用造成.过程中,强对流由强斜压不稳定释放诱发在低层湿舌附近;冰雹、雷雪上空-20 ℃温度层在450hPa层上少动, 0~-20 ℃温度梯度是冰雹大于雷雪的;降雹的饱和水汽团高度比雷雪高;垂直干位涡反映了对流层高层强位涡高值的强干冷西北气流向低层、低纬传送和中低层小位涡西南暖湿急流交汇特征.WRF模拟结果佐证了位势稳定条件下存在强垂直风切变会发生剧烈对流的事实,水平风、抬升凝结高度和最大对流有效位能等可为判断云南有无强对流及其种类提供参考依据.     

亚澳季风区的水汽输送特征

用1950-2004年NCAR/NCEP再分析资料计算得到逐日垂直积分水汽输送通量矢量Q,然后进行月平均处理,分析了亚澳季风区的水汽输送特征。结果表明,北半球冬季,亚洲季风区低纬地区为东北风水汽输送,它经过赤道偏转为西北风水汽输送,将水汽输送到澳大利亚季风区和低纬南印度洋。北半球夏季,澳大利亚季风区和低纬南印度洋为东南风水汽输送,它经过赤道偏转为西南风水汽输送,将水汽输送到亚洲季风区。夏季的水汽输送要比冬季强盛得多。无论是冬季还是夏季,赤道上存在两个显著的水汽经向输送大值区,分别在35°-65°E和100°-135°E。冬季100°-135°E的平均值稍强;夏季35°-65°E的平均值远大于100°-135°E的水汽输送值,这说明夏季索马里越赤道气流在亚、澳季风区之间的水汽交换中占主要地位。两支越赤道水汽输送是相互独立的。每支越赤道水汽输送本身在冬、夏季存在显著负相关,当冬季从亚洲季风区向澳大利亚季风区和低纬南印度洋的水汽输送偏强时,接下来的夏季,从澳大利亚季风区和低纬南印度洋向亚洲季风区的水汽输送也偏强;反之亦然。     

水平分辨率对大洋环流模式模拟性能的影响

通过分析不同水平分辨率海洋模式的模拟结果及其与观测资料的对比,研究了水平分辨率对大洋环流模式模拟性能的影响。在中国科学院大气物理研究所研制的第三代大洋环流模式(L30T63 OGCM)的基础上,提高该模式的水平分辨率,建立了2个版本的全球大洋环流模式。其一,纬向和经向水平分辨率分别为1.5°和1°的全球大洋环流模式(OGCM1);其二,经向水平分辨率为变网格的全球大洋环流模式(OGCM2),其纬向水平分辨率仍为1.5°。分别对L30T63 OGCM和建立的2个版本的大洋环流模式从静止积分100 a。采用相同的动力框架、物理过程、南北边界条件、初始条件以及强迫场对比分析L30T63 OGCM、OGCM1和OGCM2第100年的积分结果。分析结果表明,随着模式水平分辨率的提高,模式计算的整体动能和位能随之增大,模式对上层大洋环流特别是热带上层大洋环流的模拟有明显的改善。     

多孔介质方腔内空气热磁对流的数值模拟

数值分析了微重力环境下圆形载流线圈绕X轴倾斜时多孔介质方腔内空气热磁对流。方腔左侧垂直壁面等温加热、右侧垂直壁面等温冷却,其它壁面绝热。控制方程基本变量采用控制容积法离散,求解采用SIMPLE算法。计算过程中Ra数变化范围为10 4～10 5,线圈倾斜角xeuler的变化范围为0°～90°,磁场力数γ变化范围为0～200、Da数变化范围为5×10 -4～5×10 -3。计算结果表明随着γ数、Ra数和Da数的增加,多孔介质方腔内对流变得越来越强。线圈倾斜角xeuler从0°到90°变化时,对流结果关于xeluer=45°呈现对称关系。     

中国大气中的感热平均输送及源、汇的分析

我们采用了全国100余个探空站1960—1969年10年的平均资料,计算分析了我国大气中(从地面到100mb)全年和各月的感热平均纬向和经向输送,感热的合成输送方向和输送量,以及感热的辐合、辐散量(源、汇)的分布。主要结果如下: 1.我国年平均整层大气感热输送最大值在长江流域中、下游南部地区。纬向感热输送主要是西风输送。南、北经向感热输送的汇合线(即零值线)大致沿30°N纬度。 2.我国全年整层大气感热辐合和辐散区的界线(即零值线)大政沿黄河,其北边为辐散区而南边为辐合区。我国西部为辐合压,但其辐合量不大。     

向外长波辐射(OLR)年际变化的时空分布分析

 运用1980～2001年7°S～7°N,0°～360°向外长波辐射(OLR)资料,计算获得各月OLR的均方差.结果表明:从全年的变化趋势来看,就整个全球纬向平均而言,低纬地区向外长波辐射的变化比中高纬地区向外长波辐射的变化约大1个量级;在80°E～10°W热带中东印度洋、西太平洋暖池以及热带中东太平洋一带(20°S～20°N)的OLR变化最显著,约在1 W/m²左右;其中特别是"暖池"附近OLR的年际变化最大,其次是热带中东太平洋地区,再次是中东印度洋地区;1年当中,夏季6～8月OLR年际变化较小,平均在11 W/m²左右;冬季12～2月OLR年际变化大,平均在1W/m²左右.低纬地区向外长波辐射的变化具有明显的季节性突变特征,主要突变时间发生在春末夏初的,6月和秋季的10月.同时,根据上述OLR变化特征确定了OLR年际变化最大的关键区.     

南海地区对流活动的时空变化特征

利用美国NCEP1958-1998年高斯网格月平均再分析资料,分析了南海地区(0°-20°N,100°-125°E)对流活动(OLR)的时空变化,结果表明:南海地区对流活动具有明显的季节转换特征,南海地区对流活动主要呈一致性的分布形势,且具有多时间尺度的变化特征,不同时间尺度的振动,其周期显著性和强度存在明显的年际差异。     

北冰洋浮冰上的能量分量的估算

根据1999年8月中国首次北极科学考察队在北冰洋高纬度浮冰区联合冰站(75°02′N,160°51′W)获得的近冰层大气边界层观测资料,通过通量-廓线方法和SiB2(SimpleBiospheremodelversion2)模式对冰面的能量平衡分量和湍流交换参数进行了估算和模拟.结果表明,北冰洋浮冰区在消融期间冰面释放的感热和融化有效耗热之和超过了冰面所吸收的净辐射,超出的部分热量主要来源于冰深层的热量向冰面传导.模拟的净辐射比实测值系统性高估18%,模拟的感热通量比计算结果系统性低估3%,模拟的冰面热通量误差较大.尽管观测资料序列不长,表明SiB2对北冰洋地区冰面的净辐射和感热通量模拟能力较好,对其他通量的模拟需作改进.     

南海Sverdrup环流的季节变化特征

利用气候平均的风应力资料,计算了平底南海内区海盆尺度的Sverdrup输送,得到南海海盆尺度Sverdrup环流的季节变化基本特征.将这些基本特征与历史观测资料相比,证实了在冬、夏、秋季风生环流在南海表层环流中的重要地位.明确指出风的非均匀性是南海海盆尺度环流呈现多中心的重要原因之一,秋、冬季南海北部18°N纬带处的西向强流可仅由局地风生成,南海南部环流比北部环流具有更明显的季节变化,春季风场有利于在海盆的中部发生环流的季节转换,秋季气旋式环流的向北输送最大.     

夏季北太平洋副热带高压年际变化的特征时间尺度及其时空演变

 应用三维数据的时间小波变换方法分析研究了夏季北太平洋副热带高压年际变化的特征时间尺度及其时空演变.结论为:夏季北太平洋副热带高压年际变化的特征时间尺度分别约为2,5 a和更大的时间尺度;2 a和5 a特征时间尺度的最大振幅能量活动中心分别位于北太平洋西部的(27.5°N,135°E)附近和北部的(35°N,167.5°E)附近;其相应的最大振幅能量活动中心在纬向上表现出了明显的东西向波动的时间演变特征;在经向上则表现出了明显的阶段性和较小振幅的南北向波动的时间演变特征;从较长时间的长期演变来看,5a特征时间尺度的最大振幅能量活动中心的位置有一种向南移动的趋势.     

计算机模拟计算烷烃分子的构象

根据Flory理论,通过计算机编程计算能量随二面角的变化曲线,且将3个丁烷分子的能量曲线进行比较来分析2-甲基丁烷、2-氰基丁烷的分子结构。发现2-氰基丁烷与2-甲基丁烷随二面角变化有相似的构象转变,在60°处的能量较高,导致优势构象向低角度方向偏移。且2-氰基丁烷的能量和2-甲基丁烷的能量相近,但在—180°～0°的范围内,它们的能量差别比在0°～180°时略大。因此,2-氰基丁烷与2-甲基丁烷在二面角为120°即g式时构象能为偏小和5°即t式时的构象能为最小。     

一类悲观二层规划问题的一阶必要最优性条件

在Hilbert空间中,考虑上层约束为有限个不等式,下层为锥约束的一类悲观二层规划问题。首先利用上层问题的极大化最优值函数和下层问题的极小化最优值函数将原问题化为单层约束优化问题,在适当的假设条件下,结合上层极大化最优值函数的次微分估计和下层极小化最优值函数方向导数上下界的性质得到了原问题一阶必要最优性条件的详细刻画。     

N_d~(3+):YAG晶体的散射改善

本文定性地讨论了电阻炉内晶体的生长过程,结果发现,只要适当地控制熔体中的强迫对流F_j 和自然对流F_n,在一定的纵横比下,保持<120°,从而使得熔体中的散射粒子逃离薄边界层,减少了浮获它的几率。     

应用单站地磁资料予测大范围F_2层骚扰的探讨

分析了1969—1972年19个大地磁暴时的F_2层骚扰,发现30°N-42°N和43°N-50°N这两个地磁纬圈上的F_2骚扰暴时变化,相当好地遵循地磁暴的赤道D_(st)变化。探讨了从局地地磁资料中提取暴时分量以代替D_(st)的可能性。分析表明,局地地磁资料通过滤波处理是有可能分离出类似于D_(st)的暴时分量的,它在予测F_2层对地磁的响应方面与D_(st)也是等效的。最后理论分析表明,赤道环电流粒子可能加热亚极光带的热层,贡献于引起中纬F_2骚扰的暴环流,从而解释了D_(st)和D_(st)(△f_0F_2)的形态相似。