依托平台 研以致用——中国科学院武汉物理与数学所核磁共振技术的研发进展

核磁共振与诺贝尔奖的渊源20世纪40到50年代是核磁共振现象的发现和实现期。1944年美籍奥地利科学家Rabi因发展了磁共振方法观察原子核性质而获得了诺贝尔物理学奖；斯坦福大学的Bloch和哈佛大学的Purcell因分别观察到凝聚态物质的核磁共振现象分享了1952年的诺贝尔物理学奖。

根据激光雷达观测结果研究中国武汉地区钠层的分布

通过大量钠层荧光激光雷达观测数据的分析研究 ,给出我国武汉地区钠层平均分布形态的基本特征 .结合钠层模型分析 ,指出大气微量元素分布的纬度变化可能是导致不同纬度地区钠层平均分布形态差异的主要原因 ,同时给出武汉地区随季节变化的钠层平均分布形态 .对武汉地区钠层分布形态时间变化的分析 ,发现其短期变化与重力波活动及夜间变化与潮汐波活动相关 .

中国武汉上空钠层分布的实验观测与理论模拟

介绍了中国科学院武汉物理与数学研究所钠层荧光激光雷达及其观测数据反演方法；对武汉上空钠层分布进行了初步理论模拟，并与观测结果进行了比较，对影响武汉上空钠层分布的因素进行了初步讨论．

中国科学院四类机构改革中新兴前沿学科布局下的期刊结构优化建议

【目的】紧跟中科院四类机构分类改革态势,促进中科院主办期刊更加及时地进行结构优化和布局调整,使其尽可能全面地覆盖四类机构改革中的重要前沿领域和新兴交叉学科增长点,从而推动全院新兴优势学科的持续发展。【方法】搜集和梳理目前已经正式获批筹备/启动的60个四类机构所聚焦的最新学科布局以及全院现有的97个单位主办的358种期刊所涉及的学科领域,并对上述两套数据进行半定量化相关性比对;分析优势学科发展的新趋势、新需求,挖掘出现有期刊的学科领域空白,探索创办精品期刊的潜在资源,从而对中科院科技期刊未来几年可实施的期刊结构优化提出理论依据。【结果】目前中科院科技期刊的学科方向结构布局较为良好,相对于四类机构所聚焦的重点学科领域的覆盖度较高,但已经筹建/启动的四类机构所聚焦的重点学科领域中仍存在一定期刊选题空白。可考虑进行办刊策略调整或者有一定潜力布局新刊的学科方向主要有量子科技、海洋技术、区域大气环境、干细胞与再生医学、精密测量科学与技术。【结论】中科院主办期刊应及时响应我国科学技术快速发展的趋势,通过期刊结构优化在重点前沿学科的空白领域抓住办刊先机,为全院的科技创新助力。

陆相储层岩石核磁共振物理特征的实验研究

以中国大量存在的陆相沉积岩为对象 ,系统研究了岩石核磁共振特征与岩石物理性质的关系 ,详细阐述了将核磁共振测量参数正确地转化为石油工业可直接应用的油层物理参数的方法 ,对比阐明了核磁共振测量结果与常规岩心分析的异同 .针对我国陆相沉积岩核磁共振的特有性质 ,与国外的一些研究结果进行了对比 .本文研究结果对在中国开展核磁共振石油工业应用具有重要意义 .

武汉地区电离层电子浓度总含量的统计经验模式研究

由武汉电离层观象台一个太阳黑子周期（１９８０—１９９０年）的实测电离层电子浓度总含量（ＴＥＣ）资料，统计分析得出了武汉地区的一个 ＴＥＣ经验模式．模式很好地再现了武汉地区的ＴＥＣ观测值．其预测误差在太阳活动高年稍大，低年较小；在春秋两季稍大，冬夏两季较小；在当地时间白天和傍晚稍大，夜间和早晨较小．此外，与国际参考电离层模式ＩＲＩ的计算结果比较，本模式预测的ＴＥＣ值更接近于实际观测结果．同时，本文也初步探讨了ＴＥＣ的半年变化特征和冬季异常现象．

武汉中层大气中频雷达及其初步探测结果

首先简要地讨论了武汉中频雷达观测原理和设备的组成．该雷达测量６０—１００ ｋｍ高度的大气风场和电子密度．风场采用分布天线测量技术和全相关分析方法得到，电子密度通过微分吸收和微分相位技术获得．初步观测结果表明：（１）武汉上空冬季６０－１００ｋｍ高度的纬向风多为西风，风速为３０－５０ｍ／ｓ。经向风速为１０—２０ ｍ／ｓ． 垂直风速较小，一般在５ ｍ／ｓ以内．（２）６０—１００ ｋｍ高度范围的大气风场和电子密度均有明显的日变化，风场在某些时段和高度区间有较强的风剪切出现．（３）８０ ｋｍ以上高度大气的风场和电子密度存在较明显的扰动现象，它可能与大气波动过程有关．

武汉中层、低热层大气角谱中频雷达观测

武汉中频雷达是利用中层、低热层中电子密度不均匀体的散射来测量大气的水平风场和电子密度剖面。雷达在计算风场的过程中可得到一些该层大气中电子密度不均匀体的寿命和空间尺度等参量值。结合这些参量和大气风场值可计算得到大气的角谱。其计算方法包括全相关分析技术的谱宽法和空间相关法。前者计算的值被认为是大气角谱的上限值。应用这两种方法,利用2001年2月9日武汉中频雷达的观测数据,对武昌上空中层、低热层大气的角谱进行了计算。结果得到大气角谱随高度增加略微增加,如在68km为6°,90km达最大为11°,其平均值为9.2°。利用2001年2月4—10日86km高度上的数据,得到一个7天平均的日变化曲线,发现大气角谱值在本地夜晚最小。

武汉上空中层和低热层大气潮汐的流星雷达观测

武汉流星雷达是2002年元月建成的我国第一部全天空流星雷达,本文对2002年2月19日到7月31日流星雷达观测的潮汐的讨论表明,武汉中层顶以周日潮汐为潮汐运动的主要分量,它的强度远大于半日潮汐,周日潮汐和半日潮汐的波源都在80km以下.周日潮汐分量在3、4月份最强,并且经向分量略强于纬向分量.两个分量的峰值在约95km处出现,分别达到44m/s和60m/s.半日潮的最大值24m/s出现在4月初约93km处.周日潮汐和半日潮汐的振幅和相位随时间呈现出拟周期变化的特征,这可能是潮汐与行星波非线形相互作用的结果.观测结果与GSWM模型的比较表明, GSWM模型在相位随高度变化趋势上与观测结果一致,但模型的周日潮相位比观测约超前1-2h,半日潮相位约滞后1-4h.在周日潮汐较强的月份,模型与观测有较大的差异,观测的幅度通常在95km附近有极大值,而模型并没有极大值. GSWM模型对半日潮的幅度的估计通常过小,观测的半日潮汐幅度有时甚至超过模型值的一倍以上.

武汉中层大气温度特性的激光雷达观测研究

报道了升级改造后的WIPM瑞利散射激光雷达的技术状况 ,并通过与CIRA86标准大气模式和UARS卫星探测的比较 ,考察了其中层大气温度探测性能。基于 2 0 0 2年至 2 0 0 3年激光雷达的系统观测数据 ,给出了武汉上空中层大气温度分布的年平均特性及在各种时间尺度下的变化规律 ,分析了标准大气模式在描述中层大气温度分布平均特性和变化规律上的局限。

用经验正交函数构造武汉地区电子浓度总含量的经验模式

本文利用经验正交函数(EmpiricalOrthogonalFunction,简称EOF)分析了武汉电离层台站一个太阳黑子周期(1980年4月～1990年12月)的实测电离层电子浓度总含量(TEC)资料,在此基础上构建了一个武汉地区的TEC月中值的经验模式.结果表明:(1)以EOF分析观测数据具有一定的物理意义,其基函数表征TEC的日变化,系数表征TEC的长期变化;(2)EOF技术展开收敛速度快,很少数低阶项即能反映TEC的主要变化,采用经验正交函数建模可以用较少的参数表征较复杂的物理过程.此外,本文还就TEC模式的外部驱动量的改进问题作了一些探讨,发现用F107A(10.7cm太阳辐射通量F107的81天滑动平均值)作TEC建模的外部驱动量能够更好地提高EOF模式的精度和稳定性.

武汉上空大气密度温度的激光雷达探测

介绍了中国科学院武汉物理与数学研究所瑞利散射激光雷达的结构和性能，报道了该激光雷达观测所得到的我国武汉上空３０ ～７０ ｋｍ 范围内大气密度和３０ ～６０ ｋ ｍ 范围内温度廓线的反演结果。

武汉上空(30°N,114°E)潮汐及其相互作用的MF雷达观测

利用武汉(30°N,114°E)MF雷达2000年2月11日至25日,以及2月28日至3月13日的观测数据,研究中层顶(80-98 km)区域冬季潮汐振荡及其共振相互作用.水平风场扰动的动态谱显示出在所有的观测高度上都持续存在很强的24 h潮汐波动;偶尔也会出现较强的12 h和弱的8 h潮汐振荡,这说明在中纬地区的冬季, 24 h潮汐是中层顶区域主要的潮汐成分.潮汐振幅及其相关动能随时间的变化表明,在24 h,12 h和8 h潮汐之间可能存在强的共振相互作用.另外,24h潮汐的相位随高度的增加呈现出明显的增加趋势,表明观测到的24h潮汐是向上传播的.由相位剖面计算出24h潮汐纬向和经向风场的垂直波长分别为45km和47km,其向下的相位传播速度分别为1.88km/h和1.97km/h.

武汉上空偶发E层与流星雨的联系

利用全天空流星雷达和数字测高仪联合观测数据,初步分析了武汉(30°32′N,114°22′E)上空2002年3次大的流星雨(英仙座、狮子座、双子座)及2003年象限座流星雨爆发期间Es的出现率变化趋势及其与流星观测量的关系.结果表明,在流星雨爆发时,雷达观测到的流星数目会显著增加;流星雨峰值过后,Es出现率也会增大.流星数和Es出现率间的平均互相关函数有两个峰值,第一个峰值平均出现在流星雨爆发后的第2天前后,第二个峰值平均出现在流星雨后第6天前后.我们认为,第一个峰值对应于流星雨期间的大量流星雨电离产生的Es,第二个峰值对应于流星雨后沉积的金属离子在风剪切作用下形成的Es.

中国中部地区TID激发源的统计分布

利用武汉电离层观象台1985-1990年间的高频多普勒台阵观测资料，采用射线追踪方法，对观测到的电离层重力波扰动（TID）进行了定源研究，从统计上分析了扰动源的地理分布、季节变化以及与地磁活动的关系．结果表明，中国中部上空TID的激发源主要出现在春夏季的四川盆地和冬半年的山口地区．扰动的激发可能与青藏高原地形隆起对这两个地区的气象活动的影响有关．此外，有少部分尺度较大的扰动出现在冬半年，它们可能来自极区．

武汉上空中层顶大气重力波活动的钠层荧光激光雷达观测研究

从中国科学院武汉物理与数学研究所钠荧光激光雷达自1999年至今的观测数据中选取了分布于全年26天的数据进行重力波活动的分析研究。统计结果表明,武汉中层顶区的重力波活动非常频繁:26天总观测时间累计约为185.5 h,总共观测到124个重力波活动,平均发生频度为每小时0.7个波,且波的出现频度与地方时有一定关系。这些波的垂直波长主要分布在3—7km,垂直相速主要位于0.1—0.5m/s。与国外报道的结果相比较,波长数值与分布较为一致,但相速明显较低。武汉中层顶区重力波活动的另一特点是多波过程很频繁,多、单波过程的出现比例约为3:2。利用钠层相对密度扰动时空图方法,给出了武汉中层顶区重力波传播和破碎现象的典型结果。还利用单色波模型对部分钠层数据进行了单色波相关参数的提取。

铷原子频标物理系统小型化设计

介绍了一种用于铷原子频标的小型化物理系统。该物理系统采用了开槽管式微波腔和分离滤光设计方案，体积为30cm^3。对该物理系统进行了初步测试，短期频率稳定度为3．8×10^-12／r^1/2，表明该物理系统同时具备了小型化和高信噪比特点，可以应用于高性能小型化铷原子频标。

2000年4月磁暴期间武汉地区F电离层突然抬升现象

２０００年４月 ６—７日的大碰暴（Ｄｓｔ最小值达到－３１７ｎＴ）；急始（ＳＳＣ）在６日 １６４０ＵＴ左右出现，随后磁暴主相开始，约在 ７日 ００１３ ＵＴ进入恢复相．磁暴主相前期武汉地区 Ｆ区电离层出现突然抬高现象，在 ２ｈ内 ｈ’Ｆ和 ｈｍＦ２分别较暴前日增加约 ２００ｋｍ．此期间台湾中沥也几乎同时出现了Ｆ区电离层突增现象．磁暴主相前期ｆ０Ｆ２较暴前日下降１．６ＭＨｚ；其变化幅度在 ｆ０Ｆ２逐日变化起伏范围内，但 ７日 ｆ０Ｆ２最大值明显低于 ４—６日暴前水平，并伴随着波动特征．认为此次碰暴主相前期武汉地区Ｆ区电离层突增现象，可能和夜间磁暴常出现的扰动东向电场有关．

武汉地区中尺度电离层声重波扰动的变化特性

利用武汉电离层观象台高频多普勒台阵的覆盖太阳活动高、低年份，长达５年的连续观测数据，采用小波分析等方法估算电离层声重波扰动（ＴＩＤ）的传播参量，通过这些参量对武汉地区电离层扰动形态和变化规律进行了系统分析研究．结果表明，观测到的中尺度电离层声重波扰动（ＭＳＴＩＤ）存在二个显著季变化，在传播速度和周期上有明显差异的优势传播方向：一个指向东北方，传播的方位角主要分布在３０°─７０°之间（０°为正北，以顺时针方向表示传播方位角），它在夏季出现率最大，冬季基本消失；另一个优势方向指向正南，方位角主要分布在１５０°─２２０°范围，主要出现在冬季．文中还给出了ＭＳＴＩＤ的年、日变化，并进一步探讨了其变化特性的可能形成机理．

WAAS电离层网格改正算法在中国地区部分站点的试算精度

利用我国及周边地区18个GPS台站、2000年1月、2月的观测数据,考察了FAA WAAS电离层折射误差网格修正算法在中国地区部分站点的精度。结果表明,该算法对于中高纬度的用户站精度较高,误差较小;在地磁纬度较低的地区精度明显下降,误差较为显著。在电离层暴期间,部分用户站的修正精度大大降低。此外,白天、傍晚时段电离层网格改正算法的修正精度较低,而凌晨、夜间的精度相对较高。