海洋次中尺度现象调查概述

海洋次中尺度现象伴随着剧烈的温盐梯度和强流,对海洋中的物质和能量交换产生重要影响。但由于次中尺度现象具有空间尺度小、时间变化快等特点,对其三维结构的现场调查仍较匮乏,制约了对其动力学和热力学机制的理解和认识。为了对海洋次中尺度现象调查方案设计提供参考,论述了目前海洋学主流观测手段在次中尺度现象观测的适用性,详细介绍了国际上大型次中尺度现象调查实验的作业方案,总结了各种调查方案的优缺点,最后对次中尺度现象的调查提出了意见建议。

南海北部水团及中尺度现象对营养盐时空分布的影响

2019年在南海北部开展了4个季节的现场调查,获取了调查海域海水温度、盐度和营养盐等环境要素的实测数据。珠江口西侧近岸海域营养盐表现出明显的季节性和区域特征,除秋季为潜在的氮限制外,冬、春、夏季均表现为磷限制,且春季最为显著,主要受冲淡水输入和陆架水入侵影响。受西南季风强弱和调查海域海底地形差异的影响,春、夏季珠江口外跨陆架断面(A断面)上升流强度大于海南岛以东跨陆架断面(B断面),且夏季营养盐浓度等值线的爬升高度和范围大于春季。黑潮水入侵稀释了陆架坡折处以外海域的营养盐浓度,冬季75~150m深水体的营养盐浓度相比夏季降低了25%以上;El Niño期间黑潮水入侵增强,春、秋季A断面的东沙群岛附近海域75~150m深水体的营养盐浓度比相邻站位均低20%以上。春季冷涡中心无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)、磷酸盐(PO_(4)^(3–)-P)和硅酸盐(SiO_(3)^(2–)-Si)相较于边缘区域分别升高了6.42μmol·L–1、0.71μmol·L^(–1)和10.03μmol·L^(-1),夏季上升流和中尺度涡共同作用造成了A断面营养盐的凹型结构。综上所述,南海北部海域营养盐浓度主要受冲淡水、上升流、黑潮入侵、中尺度涡旋等因素的独立或耦合作用,呈现复杂多变的时空分布。

一种海洋中尺度现象三维重构方法

海洋中尺度现象对水下作战环境具有重大影响,然而常规的同化或反演方法无法给出中尺度现象的三维分布情况,使得水下作战环境的利用受到很大局限。以MODAS同化得到的三维水体数据为基础,逐层反演各层的涡/锋特征参数,并利用涡/锋三维结构特征,计算涡/锋的边界、强度的变化函数,利用插值算法计算得到了海洋中尺度涡/锋区域水体三维重构数据。上述数据弥补了MODAS三维温盐场对水下海洋锋、中尺度涡等三维参数描述的不足,为水下声呐对抗、水下武器使用等提供海洋中尺度现象三维位置数据,具有重大的军事应用价值。

浅谈Web2.0的无尺度现象与教育信息资源建设

通过对近年来发现的互联网及其他复杂网络中的无尺度现象及其成因的描述与分析,提出网络教育信息资源的建设应该达到"良构——同构——分布"这种比较现实的低成本高效用的目标状态并提出利用Web2.0理论与技术进行资源建设的解决方案,最后对教育信息资源建设的发展方向作出展望。

多尺度突变现象的扫描式t检验方法及其相干性分析

阐明了将检测两子样本平均值之差的学生氏t检验推广到对多尺度突变现象进行扫描式检测的计算方法 ;对于t检验要求序列独立的限制 ,引用了初步的订正方法 ;还给出了检测两个序列间多尺度突变相干性的计算公式 .扫描式t检验不仅具有相当于子波变换检测多尺度突变现象的功能 ,而且解决了子波变换检测突变时缺少临界值的问题 .由于t统计量包含有二阶矩均方差 ,它不能像子波变换那样作为分解工具 ,但检测的尺度参数也就不必局限于 2的整数幂 ,因而可以进行扫描式检测 .应用于尼罗河年最高与最低水位历史序列(AD62 2— 1 470 ) ,能较客观和精确地检测出两序列在某些尺度上的相干性 (同步或反位相 )变化 ;并由此重新划分了该流域几十年至百余年时间尺度的相对干湿期 .

微尺度热现象可视化教学实验装置制作与实验

介绍了微尺度热现象可视化教学实验装置的原理、结构和实验效果,与传统热学实验相比,该试验装置将微尺度热现象引入教学实验,具有创新性.

多层次-跨尺度物理中并行DVM-DAC算法

多尺度现象及相关理论方法是复杂物质系统研究中重要的科学问题.单一的量子力学或分子动力学方法无法解释多尺度体系中存在的现象.第一原理离散变分线性标度(DVM-DAC)算法是一种有效的大尺度体系计算方法.它采用分而治之方案,获得了O(n)的计算复杂性.但由于需要求解大量的特征方程,实现中存在严重的计算瓶颈.发展了一种并行DVM-DAC算法并付诸实现,有效地解决了原有算法的计算瓶颈问题.测试结果表明,并行DVM-DAC算法具有很好的可扩展性,并成功完成104碳纳米管原子体系的计算,为多尺度体系研究提供重要工具.

基于Euler公式的无尺度分布Gini系数估计公式

为了解决集中化指数代替Gini系数度量规模和空间分布不平衡引发的偏差问题,提出一个Gini系数的近似估计思路。针对社会经济系统中的无尺度分布现象,借助Euler公式,基于Zipf定律,推导一个累积分布的对数函数,据此构造一个Gini系数的近似估计公式。将此公式应用于京津冀城镇体系,借助夜晚灯光数据计算22年的Gini系数。结果表明Gini系数与集中化指数存在显著差异。由此得出结论:集中化指数适用于有尺度分布现象,所提新方法则适用于无尺度分布现象。研究结果有助于认识不平衡测度的适用范围,并可为进一步发展Gini系数的直接估计方法提供参考。

旋转床超重力环境下多相流传递过程研究进展

旋转填充床作为一种高效的传质、分离与反应设备,在化工、环境保护、纳米材料制备、能源、制药等工业过程得到广泛应用。本文对旋转填充床超重力环境下,流体力学特性、传质性能、微观混合、多尺度传递特性等方面的研究进行了总结归纳。近年来,随着计算机科学与多相流传递过程的研究进展,对传递过程的研究也由实验手段为主转变为实验与数值模拟相结合的手段,对有关的数值模拟研究以及相应的多相流模型也予以总结描述。在此基础上,对旋转填充床超重力环境下多相流研究的未来发展提出了有关设想。

海洋声层析应用与观测研究综述

综述了自20世纪80年代以来国际上开展的主要海洋声层析观测实验.对它在海洋观测里的应用和取得的成果进行了系统总结和回顾,主要包括:(1)海洋中尺度现象观测;(2)海流,潮流,涡度的测量;(3)对流监测;(4)流量和热量输运测量;(5)气候声学测温;(6)内波观测;(7)沿海声学层析;(8)中国学者的工作.对海洋声层析的相关问题作了评述,指出了海洋声学层析研究的重大意义、广阔的应用前景和存在的难点,对我国在这一领域的研究进行了展望并提出一些建议.

城市大气环境的数值模拟

空气质量是城市可持续发展的保证,是改善人居环境的重要条件之一。大气环境是多尺度的流体运动,本文介绍了城市尺度和居民小区尺度大气环境的现代数值预测方法——大涡数值模拟方法,着重说明该尺度下复杂环境流动的特点和数值模拟需要注意的问题,例如下垫面的处理方法、边界条件的合理提法等;以典型城市和模型小区为例,说明数值预测方法的应用,展示不同下垫面对城市大气环境的影响、风速与小区空气质量的关系等。

东北亚海温度盐度主要特征研究

基于W0A东北亚海1/10。温盐统计数据产品、海洋水文图集和历史海洋调查相关研究成果,系统研究了东北亚海温度盐度结构主要特征;春季和夏季,黄海东西沿岸存在温度低值中心;描述和定义了黑潮右侧次表层伸向西南方向的“黑潮逆流冷舌”;研究了东北亚海主要流系和部分海洋中尺度现象(海洋涡旋、海洋锋、上升流、长江冲淡水等)引起的温度盐度结构特征。日本海40°N附近海洋温度锋一年四季都比较强,中国东海海面温度锋在冬季和春季比较强。台湾东北冷涡和日本以南超级暖涡附近是温度极值中心。该研究成果为东北亚海海洋水文环境保障提供技术支撑。

非局域梯度漂移不稳定性的非线性分析(摘要)

即使用非局域线性理论,在白天赤道电激流地区观测到的大尺度现象仍然得不到满意的解释。在这里,我们试图根据物理图象和简单性建立非局域梯度漂移不稳定非线性模型。考虑(m,n)和(0,2n)模之间的相互作用,我们就能得到非线性饱和。正向串级和反向串级效应将在(m,n)和(2m,2n)模之间的相互作用项中得到体现。

满足“抑制波动原则”的广义紧致格式的特性及应用

详细分析了满足“抑制波动原则”和“稳定性原则”的五阶精度三点广义紧致格式的数值特性。该格式可以无波动地捕捉激波 ,并且具有类似于谱方法的高分辨率 ,以及很好的各向同性性质。另外还采用了时间相关的边界处理方法 ,以保证边界点上也满足“抑制波动原则”和“稳定性原则”。典型数值实验表明 ,本文格式及其边界处理方法能够有效求解Euler方程与N

三点五阶优化广义紧致格式

根据两种差分格式色散误差目标函数对三点五阶广义紧致格式进行了优化。理论分析及数值实验证明了优化方法的正确性与有效性。该方法具有普遍意义,可以推广用来确定其它各阶精度的广义紧致格式的系数。并且利用类似的思想,可以通过其它限制条件对紧致格式进行优化。

用简单的等熵面预报模式作短时预报和临近预报

1.引言在近十年中,数值预报模式已发展到能够准确地预报24小时以上的小尺度天气现象的水平和垂直结构.一个高分辨率的研究模式的试验结果表明预报对流事件甚至是中尺度α系统的技巧有了改进.在业务上,由区域性分析和预报系统(RAFS)得到关于垂直运动和降水分布的预报差不多有3年了.不过,尽管观测资料中的小尺度现象对于预报重要的天气过程来说是重要的,但在分析和初值化的过程中经常被去掉或平滑掉.

作为一种预报手段的诊断分析

1.对天气尺度结构的诊断分析做了诊断再给出的预报,逻辑上是从天气尺度开始的,大尺度系统给出了所有可能产生中尺度现象的因子.如雷暴需要水汽、不稳定层结和抬升源,也许在分析过程中就能给出三个因子中的两个.由于所忽略的另一个因子会增大雷暴发生的潜在可能性,大尺度诊断能指出应该注意什么. 能够证实,自动图表分析节省了时间。

“科学一号”赴南海执行海上调查任务

近日，“科学一号”从青岛内锚地启航，执行中国科学院知识创新工程重大项目——“关键海域中尺度物理海洋过程的预报模式及关键技术研究”，预计7月初完成任务。本航次针对国家对关键海域海洋环境监测和预报的需求，主要是海洋环境保障和评估需求，开展关键海域中尺度涡、锋面、跃层和内波等中尺度现象的观测。