塔克拉玛干沙漠南缘近地层风温湿廓线与能量交换特征

塔克拉玛干沙漠南缘属于荒漠-绿洲生态过渡区,地表性质时空变化较大,下垫面性质和水热特征均较特别,所以开展该地区微气象要素特征研究对区域未来气候变化的认知具有重要意义。利用青藏高原北侧陆-气相互作用观测站2022年实测气象要素数据,分析了塔克拉玛干沙漠南缘生态过渡区风、温、湿廓线结构、辐射通量及能量交换特征。结果表明:(1)塔克拉玛干沙漠南缘各季节风速、温度、比湿均随高度上升发生明显变化,其中在温度和比湿廓线中出现了逆温和逆湿现象,逆温层和逆湿层高度均达到了30 m,最大平均风速发生在春季,为6.23 m·s^(-1),最大平均温度和比湿均在夏季,分别为28.93℃与6.36 g·kg^(-1)。(2)四季地表辐射平衡以正值为主,各辐射分量峰值大小及出现时间存在差异,其中向下短波辐射受到沙尘天气影响,表现为春季>秋季>夏季>冬季;地表反照率与太阳高度角和土壤湿度呈负相关,其年均值为0.326,12月最大,8月最小,分别为0.366与0.297。(3)感热、土壤热通量及净辐射四季变化明显,潜热变化平稳,以0 W·m^(-2)为中心上下波动,能量消耗以感热为主;四季能量闭合率分别为76%、82%、53%与48%,表现为夏季>春季>秋季>冬季。(4)有效能量四季变化明显,白天为正值,地面为热源,表明地面向大气输送热量,夜间则相反,表现为春季>夏季>秋季>冬季。研究结果可为未来塔克拉玛干沙漠南缘陆面过程参数化提供科学依据,进而提升对该地区陆面过程的认识。

基于能量交换的在轨加注旋涡泵水力特性研究

传统的在轨加注容积泵因体积大、可靠性差等难以满足在轨加注对轻量化、强可靠性加注泵的迫切需求。为此,提出具有小流量、高扬程特点的旋涡泵结构,探究其处于在轨加注环境下性能的变化规律,并结合内部流场进一步揭示其能量交换机制。结果表明,纵向旋涡引导旋涡泵内流体的循环流动来完成能量交换过程,且在不同因素作用下使旋涡泵性能呈现不同的变化趋势。随着转速的增大、输送介质密度的减小、动力黏度的增大以及含气量的减小,旋涡泵的压力增长速度加快,泵壳流道和叶轮流域间交换流动更加剧烈,纵向旋涡的强度增大,泵的做功能力增强,旋涡泵的扬程增大。但同时由于耗散损失的存在,水力效率的变化趋势则与之相反。

高中地理主题式单元复习课教学设计研究——以“大气中的物质迁移和能量交换”为例

《普通高中地理课程标准(2017版2020修订)》提出了地理学科核心素养的培养目标。地理新课程的改革及新教材的应用需要单元教学的形式。本文针对高中地理复习课,以“大气中的物质迁移和能量交换”为主题呈现单元教学设计。根据课程标准要求,本文结合高考评价体系及教材内容整合单元主题内容、明确单元教学目标及设计单元教学评价活动,整合教学资源进行单元教学活动设计,从单元整体复习的角度实现学生地理系统知识结构的进阶,培养学生的地理学科核心素养。

辽河三角洲湿地能量交换特征

为探究辽河三角洲湿地能量交换特征,利用中国气象局东北地区生态与农业气象野外科学试验基地盘锦水稻试验站2019年的观测数据,分析盘锦湿地稻田平均场特征和感热通量、潜热通量以及辐射收支情况。结果表明,研究区年平均气温10.9℃,年降水量747.8 mm,降水主要发生在5—9月,约占年降水量的88.7%;全年以西南风为主,其次为东北风,春季风速较大,其他季节风速较小。各季节感热通量和潜热通量最大值均集中在中午,感热通量在春季最大,全年平均值为9.26 W/m^(2);潜热通量集中在5—9月,年平均值为53.39 W/m^(2)。太阳总辐射是影响净辐射的主要因素,各季节净辐射表现为春季>夏季>秋季>冬季;向下短波辐射表现为春季>夏季>秋季>冬季;向上短波辐射表现为春季>夏季>冬季>秋季。在湿地与大气的能量交换中,全年以潜热交换为主,其中春季和夏季以感热交换为主,秋季和冬季以潜热交换为主;Bowen比与风速、蒸散系数与饱和水汽压差呈正相关,蒸散系数与风速呈负相关,Bowen比随饱和水汽压差的增加先迅速减小后缓慢增加至趋于稳定。

连续气举采油中的能量交换理论

文章提出了连续气举采油中的能量交换理论、能量交换系数和能量损失分配系数的概念 ,并给出了相应的计算公式。该理论的提出为连续气举采油工作理论和技术的深入研究奠定了一定的理论基础。分析计算表明 ,在一定条件下 。

珠峰地区大气边界层结构及近地层能量交换分析

利用2005年中国科学院珠穆朗玛峰地区科学考察期间的无线电高空探测资料和超声风温仪观测资料,分析了珠穆朗玛峰地区边界层高度、风速、风向和比湿的日变化以及两个海拔高度不同的观测站（珠峰站和曲宗站）的近地层能量交换特征,得到珠穆朗玛峰地区5月份边界层高度日变化比较明显,因冰川风的存在影响了大气边界层,边界层高度最高为3888 m;白天珠穆朗玛峰地区低层都存在逆湿现象.因珠峰站和曲宗站海拔高度、下垫面状况不同,能量交换特征也不同：4～5月份白天珠峰站感热大于潜热,而曲宗站潜热大于感热;珠峰站土壤热通量转为正、负值的时间早于曲宗站.

冻融作用对系统与环境间能量交换的影响

通过求解古典Neumann问题 ,研究土壤在冻结和融化过程的热交换特征 ,从理论上分析了冻融作用对系统与环境间能量交换的影响 .以草炭亚粘土和亚粘土为例 ,计算了广泛环境条件下的冻融作用对系统温度变化和与环境间热交换的影响 .结果表明 ,冻融作用使相应过程表层温度梯度加大 。

河西走廊沙漠和绿洲下垫面生态条件下能量交换若干特征

在河西走廊黑河地区沙漠和绿洲下垫面生态条件下,用涡旋相关法研究了能量输送的不同模式和日变化进程;以及两种生态条件下能量输送间可能存在的相互关系。在沙漠生态条件下,大部分净辐射用于显热散失,另一部分用于向地下传输,较少部分则用于潜热输送,其方向在白天向下,在夜间向上;其Bowen比为13.16。在绿洲的麦田生态条件下,能量输送的基本模式为:大部分净辐射用于潜热散失,其输送方向与沙漠相反,另一部分用于显热散失,其输送方向一般在午后约3h即由上传转为下传。土壤热通量在最大时一般不超过40W/m2。冠层光合作用固定的能量则更小,其数量级维持在10W/m2以下,小麦不同生长阶段各能量分量占净辐射的比例有所变化。麦田的Bowen比从分蘖期的0.33降到拔节期末的0.095。当有干热大风自沙漠吹向绿洲时观测了典型的绿洲效应,其能量输送模式发生很大变化,显热显著下传,地热流量减弱,潜热散失强烈,起风后约2h潜热甚至高于净辐射。表明沙漠的能量组分参与了麦田的能量平衡过程。

水土流失系统物质与能量交换途径的研讨

该文提出了水土流失系统物质和能量容量的概念,分析了它与水土流失的关系,结果表明水土流失系统物质与能量的过剩是引起水土流失的主要原因。同时还讨论了降雨的潜在势能、径流势能以及坡面系统物质所具有的势能的计算公式,提出了水土流失系统物质和能量交换的可能途径。

冻融作用对地气系统能量交换的影响分析

通过对温度波在地层内传播过程问题的分析研究 ,讨论土在冻结和融化过程对地气系统能量交换的影响 ,并以亚粘土为例应用近似方法计算了在冻结和融化过程地气系统能量交换和地温变化特征 ,同时将相同条件下发生冻融作用与不发生冻融作用情况地气系统热交换量进行了比较 .结果表明 ,冻融作用使地气系统热交换加强 ,同时吸热和放热的过程也发生了改变 .

青藏高原东南缘大理地区近地层微气象特征及能量交换分析

利用2008年1月-2010年2月青藏高原东南缘大理站的长期观测资料,初步分析了该地区近地层基本气象要素、辐射通量和湍流通量的日变化和季节变化。结果表明,各参数均表现出显著的日循环结构和干、湿季变化特征。近地层的风速、气温和动量通量等均在早晨最小、午后最大;相对湿度、地表温度等均是湿季高于干季。近地层2m高度处的盛行风向,白天以东东南风和东风为主,夜间以静风和偏西风为主,并且盛行风向转变与日出、日落时间有较好的对应关系。地表辐射四分量最高值出现在正午,最低值出现在日出前。除向上短波辐射通量干季大于湿季外,其他辐射分量都是湿季大于干季。地表反照率表现出非对称的"U"形分布,早晨最大、傍晚次之及中午最小。早晚地表反照率差异可能是由于露水、东西两面山体不同程度遮挡以及云的影响造成的。感热、潜热通量全年有相似的日变化过程,变化幅度随季节变化,但潜热通量明显大于感热通量,表明地气热量交换中,感热作用小,潜热输送占主导地位。感热通量一天之中约在20:00出现最小值,这主要是由于风速减弱和地气温差回升影响热量交换系数造成的。地面对大气的加热作用明显,主要是以潜热方式加热大气;地面全年均为大气热源,白天表现为强热源,夜间则表现为较弱的冷源。

淮河流域旱涝易发区农田的陆气相互作用——CO_2通量、能量交换和水汽输送的季节变化特征

利用淮河流域旱涝易发区的安徽省寿县农田下垫面陆气相互作用观测试验资料，重点分析观测期内CO2通量、能量交换和水汽输送的季节变化，并讨论了与此有关的辐射分量通量、下垫面反射率、波恩比、能量闭合守恒、土壤温度和土壤湿度的季节变化。结果表明：CO2通量、能量分配受地表农作物长势影响明显，其中，水稻灌浆、成熟期，被稻田吸收的CO2通量最大可超过2mg·m^-2·s^-1，潜热通量达到正的极大值。稻田光合作用最旺盛时期吸收的CO2通量和释放的潜热通量均大于小麦田光合作用最旺盛时期的对应量。较大土壤热通量对应于较低的土壤水含量。试验观测期的下垫面平均反射率为0．14。作物生长期，稻田表面潜热是下垫面吸收能量的主要消费者，小麦田表面潜热和感热相当。能量闭合率ε的变化范围为0．4—1。

青藏高原东南部复杂地形区不同天气状况下陆气能量交换特征分析

青藏高原地理环境复杂,已有大气陆面—边界层研究工作多集中于不同下垫面,很少有对复杂地形区的研究。本文利用青藏高原东南部林芝地区2013年5月20日至7月9日四个野外试验站点的观测资料,分析了不同天气条件下,高原复杂地形区不同下垫面的陆—气能量交换特征。结果表明:在各站向下短波辐射基本一致的情况下,地形较陡的北坡阔叶林站感热通量远大于其他3个站点;下垫面植被覆盖最多的南面麦田站潜热通量最大。各站能量通量有明显的日变化特征,晴天时,感热通量和净辐射明显大于阴雨天,而潜热通量随天气状况变化不大。青藏高原复杂地形环境比不同天气条件对于感热通量的影响更显著;不同地形阴雨天时对于潜热通量有明显的影响。当南亚季风槽前的西南暖湿气流影响到林芝地区时,该地区以阴雨天为主,反之则以晴天为主。林芝地区地—气通量的月内变化明显受南亚季风活动的影响。

天山西部山地冬季积雪能量交换特征分析

本文研究了天山西部冬季积雪的能量交换特征，分析了在严寒的冬季积雪总辐射、反射、长波辐射的日变化及积雪内部的能量收支和传递过程。研究表明，积雪总辐射、反射辐射由于受太阳高度角的影响具有明显的日变化，积雪层与大气交界处的热流交换最为剧烈，0．4m以下雪层热流交换已不受外界大气环境影响，而是保持着几乎固定的数值。积雪层得到、释放和保存在雪中的能量三者之间是平衡的。

协调分布式潮流控制器串并联变流器能量交换的等效模型

由分布式潮流控制器的特性出发,建立了反映内部3次谐波能量动态交换的基于电流注入法和功率解耦控制法的分布式潮流控制器等效数学模型,设计了以3次谐波能量平衡为基础的串并联控制器。基于电力系统全数字仿真装置(ADPSS)的电磁暂态仿真功能和用户自定义模型功能,分别建立了分布式潮流控制器的仿真平台;基于该电磁暂态实验平台,通过分布式潮流控制器等效模型与电磁暂态模型仿真结果的对比分析,验证了所建分布式潮流控制器等效数学模型的正确性;基于机电暂态中用户自定义模型功能,在WSCC9系统和某500kV实际电网进行了稳态功率调控实验,证明了所建模型的有效性。

地球深部物质和能量交换的动力过程与矿产资源的形成

地球深部物质与能量的交换和深层动力过程这一科学问题的提出,乃是近年来地球科学发展与逐步向量化“进军”的必然,它是探索一系列地学前沿课题的基础。地球表面所见到的一系列地球物理场异常,地质构造格局,地球化学组分变异,无一不受到地球内部物质与能量的交换和深层动力过程的制约。如地球圈层的形成与演化,大陆伸展与裂谷,资源与能源等,均为深部物质运移和物理学、化学效应及地质构造耦合的产物。本文讨论了金属矿产资源与地壳、地幔结构及深部物质运移的动力学响应。通过几个典型矿床和其形成要素分析了成矿作用的深层动力过程。文中主要讨论了五个方面的问题:第一,金属矿产资源成矿和分布与地壳、地幔结构及深部物质运移和成矿带。第二,金的形成与深层过程。第三,金属矿床的形成、演化和分布与深部物质及能量的交换。第四,地幔热柱与成矿作用。第五,地球内部深层动力过程与流体运移和必须深化研究的几个问题。

大气边界层湍流能量交换特征研究进展

从一维湍流能量平衡方程出发,回顾了近几十年湍流能量平衡方程中的各项以及Karman常数k的研究成果,总结了大气边界层湍流能量交换特征的研究概况和热点问题,并对今后发展趋势做了展望。实验研究表明,湍流能量平衡方程中的各项在不同条件下有不同的形式;传统的能量产生和耗散的局地平衡假设存在不足,特别是在不稳定条件下,垂直的湍流输运和压力脉动对湍流能量收支起了非常重要的作用。Karman常数与Rossby数和Reynolds数无关,在比较光滑的下垫面上k近似等于040±001。

用于地表能量交换的动态地表特征模式

对于全球性气候变化的研究,应用现有的气候预测模式,很难解释、预测其生成、发展、演变规律及其内部机制.研究气候变化的手段主要是通过气候数值模拟.到目前为止,气候数值预测模式已经有几十种之多,但都存在着意义上的不确定性.问题主要在于模型运行方向上的非客观性:静态的初始边界场与动态的地-气过程之间的矛盾.随着模型的运行超过某一时间尺度后,这种初始场已不能影响模型的运行方向,由于现有气候模式的局限性,因而必须借助新的技术手段建立新的模型.该文发展了一个用于地表能量交换研究的动态地表特征模式,包括地表特征数据的建立,地表反照率、温度和粗糙度的反演和计算.

沙漠地区近地层能量交换特征研究初步评述

总结了沙漠地区近地层能量交换特征研究的主要进展概况和热点问题。介绍了沙漠地区特有的结构复杂、水汽含量低、沙尘含量高等特征,并分析了其形成原因。对于沙漠近低层的辐射和能量收支特性、湍流通量特征等进行了总结。指出国内外在未来沙漠地区近地层湍流研究方面面临的一些主要科学问题,以及对未来沙漠地区近地层湍流能量特征研究的发展方向提出若干建议。

双光腔光机械系统的动力学相变和选择性能量交换

本文探究了单腔和双腔光机械装置的动力学相变和选择性能量交换.发现系统会经历类似于Dicke-Hepp-Lieb超辐射型的动力学相变,且两光场间的正交动量耦合出现一个新的动力学临界点.两光场间的正交动量耦合等价于单(双)模光机械系统的外场驱动.通过耦合参数的调控,系统可以实现任意两模间的选择性能量交换,且临界耦合点与选择性能量交换对应.模压缩是能量转换的标志,且任何两模的正交压缩由特定玻色模间的能量交换决定.