爆炸冲击波的环流效应数值模拟研究

利用任意拉格朗日欧拉(ALE)算法和炸药爆轰产物的JWL状态方程,针对有障碍物阻挡时空气冲击波的环流现象进行数值模拟,得到在爆源周围有障碍物时爆炸场初始发展、环流情况及整个传播过程,并分析了空气冲击波的环流规律。研究结果表明,所采用的方法可以很好地描述空气冲击波环流流场参量分布与变化规律,数值模拟结果符合物理规律。

信风驱动的中国季风区石笋δ^(18)O与大尺度温度场负耦合——从年代际变率到岁差周期的环流效应(纪念GNIP建网50周年暨葫芦洞石笋末次冰期记录发表10周年)

中国季风区很多单点石笋氧同位素记录与集成的大区域温度场在长时间尺度上呈负耦合变化模式。通过理论计算和观测记录校准分析,温度效应和雨量效应均不能加以解释。从环流效应角度分析,发现信风张弛既控制了中国季风区石笋δ^(18)O的主要变化趋势,也决定了西太平洋暖池的温度高低和面积大小,而后者在很大程度上影响着全球温度的走向,因此可确认,二者的负耦合是信风决定的"一因二果"。进而分析了中国季风区石笋δ^(18)O短尺度环流效应响应于ENSO循环的机理,并在此基础上,借助模式结果,将环流效应概念推广到轨道尺度,由此获得中国季风区石笋δ^(18)O序列缺失偏心率周期等问题的初步解答。

环流效应：中国季风区石笋氧同位素短尺度变化的气候意义-古气候记录与现代气候研究的一次对话

根据最近的研究结果,中国季风区同一洞穴或同一区域的晚全新世石笋氧同位素序列具有较好的重复性,表明中国季风区的石笋氧同位素短尺度(10～100年尺度,后同)变率所具有的信号强于噪音。通过进一步比较分析发现,一些石笋氧同位素记录虽然来自距离上千公里之遥的不同区域,但它们的波动形式在年代际至世纪尺度极其相似,说明它们是一致的大区域信号,但多数石笋氧同位素序列未能校准到本区器测的降水或温度记录上。通过与中国气候学家建立的各类季风指数比较,发现这些具有一致大区信号的中国石笋氧同位素序列与海平面气压差指数或海陆温差指数关系最好。再通过与印度洋-太平洋海域海平面气压差、以及许多海、气环流观测记录对比,发现中国季风区石笋氧同位素序列记录了20世纪后期最强的一次全球海、气环流年代际均值突变,由此初步确认了中国季风区石笋氧同位素短尺度变化的环流意义:当印度洋海水和中东太平洋海水温度偏低时,西太平洋副热带高压偏北东缩而弱,中国季风区内来自印度洋的水汽份额增大,由于这些水汽的输送路程很远,导致中国季风区的雨水氧同位素及石笋氧同位素较轻;而当印度洋海水和中东太平洋海水温度偏高时,西太平洋副热带高压偏南西伸而强,中国季风区内来自印度洋的远源水汽份额减少,而来自西太平洋的水汽份额增大,由于后者输送路程较近,导致中国季风区的雨水氧同位素及石笋氧同位素较重。由此命名瑞利分馏原理所决定、反映印度洋/太平洋海、气环流转变且大区域一致的中国季风区石笋氧同位素10～100年尺度变化为"环流效应"。

中国季风区大气降水同位素的季节尺度环流效应

Dansgaard于1964提出月尺度降水δ18O的的降水量效应（或称雨量效应），之后在古气候研究中被广泛应用于解释古季风强度的变化以及重建降水量。但在具有复合水源的中国季风区，这一应用遇到了困难。近年来，根据大量的观测数据，指出至少在中国季风区还存在另外一种同位素效应：环流效应。对于中国东部广大季风区来说，临近的太平洋提供近源水汽，而印度洋提供远源水汽。由于海洋和大气环流的变化，如热带太平洋海温梯度的变化，或西太平洋副热带高压的变化等，可导致从太平洋和印度洋向中国季风区输送的近远源水汽比率发生变化，从而导致了大气降水δ18O变化：无论降水量大或小，如果水汽来自太平洋，则降水δ18O的值偏高，如果水汽来自印度洋，则降水δ18O值偏低。本研究进一步分析了降水同位素季节尺度的环流效应，并引用SPR（江南春雨）这个气候学概念，成功地解释了2012年的降水量效应佯谬。降水同位素的环流效应概念不仅对同位素气象学和气候学有参考价值，也有助于我们理解作为古气候代用指标的占。℃的信号意义。

“雨量效应”与“环流效应”：近1 ka亚澳季风区石笋和大气降水δ18O的气候意义

亚澳季风主要由东亚季风、印度季风和澳大利亚季风三部分组成。目前，该地区石笋和大气降水δ18O气候意义的最大争议在于到底反映的是降水量变化还是水汽源的变化。针对这一争议，本文选取亚澳季风区的18个大气降水站点和5个洞穴近1 ka石笋记录的δ18O数据进行对比分析，主要得到以下几点认识：1）在月时间尺度上，亚澳季风区大气降水δ18O与月降水量均呈现明显的反相关关系，数学统计结果符合＂雨量效应＂，而实质原因是不同季节水汽源的差异。2）在年际尺度上，在东亚季风区与澳大利亚季风区大气降水δ18O的年加权平均值与年降水量的相关性并不明显，但在印度季风区呈现明显的负相关关系，说明主要受相对单一水汽源影响的印度季风区大气降水中δ18O的年际变化＂雨量效应＂显著；在受复合水汽源影响的东亚季风与澳大利亚季风区＂雨量效应＂并不显著。3）在亚澳季风影响的广大地区，各地区年际尺度的大气降水中δ18O变化趋势以及近1 ka洞穴石笋记录δ18O变化趋势均呈现相似的特征，但二者本质并不相同。印度季风区大气降水和石笋δ18O反映的是＂雨量效应＂，但在受复合水汽源影响的东亚季风与澳大利亚季风区大气降水δ18O和石笋δ18O反映的是＂环流效应＂。

长沙大气水汽、降水中稳定同位素季节变化及与水汽输送关系

基于2010年1月至2012年12月长沙降水事件同位素资料和搭载在Aura卫星上的TES观测仪所反演的2010年3月至2011年12月全球日大气中HDO、H2O资料,对长沙大气水汽、降水中稳定同位素的变化特征以及它们的关系,不同水汽来源及输送强度变化对降水中同位素的影响进行了研究。结果表明:水汽中同位素值随高度增加而贫化,水汽中同位素较降水中同位素大为贫化,降水中同位素为冬春富集、夏秋贫化,水汽中同位素则表现出春夏富集、秋冬贫化,水汽、降水中同位素存在着较大波动。通过对长沙冬、夏季所有降水事件的水汽输送轨迹的分析发现:夏季降水的水汽主要来源于西南季风和东南季风输送的海洋性气团,降水中同位素贫化;冬季降水的水汽主要来源于西风带输送的大陆性气团,降水中同位素富集。另外,长沙2010~2012年夏季的水汽输送通量与降水同位素的关系再次证明环流效应是可信的。

MIS3晚期典型阶段气候模拟的初步研究

我国大量地质资料反映了全球海洋氧同位素 3阶段 (MIS 3)晚期具有间冰阶海侵、暖湿的气候环境特征。对这一阶段的气候成因论证 ,将为现代温室效应的气候增温提供重要的历史相似型。本文使用含有陆面过程的全球 9层大气环流谱模式 (AGCM +SSiB) ,采用地球轨道参数驱动的太阳辐射、北半球第四纪冰盖和东亚植被预置的下垫面对 35kaB .P .气候进行了敏感性模拟试验。研究结果表明 :(1 )MIS 3晚期中、低纬度大部分大陆全年温度增加 ,欧亚大陆腹地气温增高主要是冬季增温贡献 ,反映太阳辐射变化通过大气环流作用引起的更加显著的气候效应。南北海陆水汽交换的加强首先使低纬度季风区降水收益。 (2 )相当于LGM 50 %规模的第四纪冰盖不仅仅具有高纬度区降温效应 ,还强化了辐射纬向差异造成的南北温差 ,从而增强了水汽从低纬度区向高纬度区输送的能力 ,使青藏高原、南亚和非洲季风区的降水进一步增加。 (3) 35kaB .P .东亚植被对辐射的低纬度区增温具有增强效应 ,而对冰盖高纬度区降温具有减缓效应 ,结果扩大了欧亚内陆的降水增加范围 ,使中国高降水带向北推移。 (4)中国各大区域 35kaB .P .气候类型不尽相同。当中国东部与太平洋在同纬度带的热力差异减小时 ,东西向水汽输送减弱 ,造成东部沿海降水减少 ;但当欧?

提高谐波监测的效率

电能质量的研究主要集中在电压偏移、谐波、闪变和三相电压不平衡等方面问题,其中,谐波影响公用电网电能质量造成损失的问题受到较高关注。建立电能质量在线监测系统,提高谐波监测的效率,提高用电质量,意义重大。

湖北永兴洞降水对2015年厄尔尼诺的响应

通过对湖北永兴洞为期3年(2013年6月至2016年7月)的地表降水δ^18O观测,发现该地点降水δ^18O在2015夏季显著偏正.利用HYSPLIT后向轨迹方法对永兴洞降水水汽来源进行分析,结果表明在厄尔尼诺事件的影响下2015年夏季来自远源印度洋的水汽显著减少,而近源太平洋水汽相对增多,即降水 δ^18O因"环流效应"而偏正.本研究提供的观测证据表明永兴洞石笋 δ^18O记录在重建ENSO主导下的亚洲季风大气环流方面具有重要潜力.

南海中深层动力格局与演变机制研究进展

南海是连接印度洋-太平洋的最大边缘海,在季风、海峡水交换以及复杂地形影响下,南海环流呈现出独特的三层结构以及远强于大洋的混合特征.理论与观测表明,南海内潮、内孤立波以及强风等过程是强混合的动力来源.在南海强混合作用下,南海发育了活跃的中深层动力系统,一方面促进了南海与大洋之间的水体交换,另一方面调控上层风生环流,使得南海环流显著区别于其他热带与副热带海盆.南海活跃的中深层环流所具有的物质搬运能力又显著影响着南海的地质沉积、生物地球化学循环等过程.中国对深海研究持续投入,在南海中深层环流动力学研究方面取得了显著的成果,文章就该方面进行总结,并对南海深海环流未来研究设想进行初步探讨.