中国地球物理模型试验的发展

本文回顾了中国地球物理模型试验４０多年的发展情况，展望了未来的发展方向．

北京市能见度下降与颗粒物污染的关系

为了解北京市能见度下降的主要原因 ,在 1999— 2 0 0 0年对各种污染物的消光系数和不同粒径大小颗粒物的质量浓度进行了观测 .发现颗粒物的散射消光作用在北京市能见度下降中占有主要地位 ,其中与细粒子的关系更为密切 .在不同季节运用不同的回归方程 。

利用GPS和云图资料监测北京地区中小尺度降水的研究

地基GPS遥感大气总水汽量提供了高时间分辨率的水汽资料, 为分析预报中小尺度系统的变化创造了条件。本文利用北京GPS/VAPOR试验反演了北京2000年6~8 月的大气总水汽量(又称大气可降水量或积分水汽), 分析了北京夏季大气总水汽量的分布特征; 结合气象和云图资料, 对 7 月 3~5日的一次暴雨过程进行了分析, 结果表明: GPS大气总水汽量和云的发展及维持是强降水产生的条件, 降水量的大小与大气可降水量的增加幅度、维持时间和水平有关, 面上的大气可降水量的变化和红外云图资料显示的中小尺度系统的变化是一致的。面上大气可降水量的移动与测站降水关系密切, 当测站大气可降水量迅速增加, 并且面上分布的大气可降水量也同样向测站扩展时, 台站的降水也迅速增加。GPS大气可降水量可作为台站短期降水预报的一个指标。

北京市郊区及城区边缘的大气湍流结构特征

为了比较城市边缘地区和郊区大气边界层中湍流结构的差异,本文分析了1986年春、夏两季在北京市城市边缘地区和郊区两处大气湍流观测结果.结果表明,由于城市边缘地区的下垫表面具有较高数值的粗糙度,使其近地面层大气受到较强的动力影响,在其湍流速度分量谱曲线;无量纲化湍流速度分量标准偏差,σ_u/u*,σ_v/u*和σ_w/u*;以及无量纲化湍流耗散率φ_ε等湍流特征量在近中性层结条件下显示出与大气稳定度的关系比较微弱.

北京海淀地区大气边界层的数值模拟研究

采用北京大学的三维复杂地形中尺度数值模式 ,利用Landsat TM卫星影像图得到的地表状况计算陆气之间的能量平衡过程 ,模拟了北京海淀地区大气边界层的风、温场结构以及污染物浓度分布 ,进而模拟了由于汽车尾气的排放而转化成的气溶胶的浓度分布。模拟表明城郊之间存在热岛效应 ,边界层风场受到热岛的热力作用以及地形的动力作用影响。污染物及气溶胶浓度也存在城乡差别 。

北京冬夏降水系统中的云水量及其统计特征分析

根据地基双通道微波辐射计观测的降水天气下大气水汽、液水含量的变化 ,分析了北京1 989年夏季 1次降水过程和 1 990年冬季 5次降雪过程的云水量资料 ,讨论了降水过程中汽态水和液态水含量的一些统计特征及其随时间的变化 ,并估算了夏季降水中凝结水向降水的转化率。结合极轨气象卫星的遥感云顶温度资料 ,以及冬季地面降雪强度的观测 ,对北京冬季降水系统中的液水含量与降水的相关进行了分析 。

厦门市春季地面降水的物理与化学特征

１９９３年３月２５日～４月８日，在厦门市后坑村完成了一次降水的物理与化学同步联合观测，分析了降水样品的ｐＨ值和离子化学组成。结果表明厦门市后坑村春季降水已被酸化，降水ｐＨ加权平均值是４２２。降水中主要离子是ＮＨ＋４，Ｃａ２＋和ＳＯ２－４。厦门市后坑村酸雨是硫酸型的，是由煤烟型大气污染造成的。降水的雨滴谱类型随雨强变化而不同，小雨时是单调递减型，雨强增大时，雨滴谱出现峰值。

地球自转与气候动力学──振荡理论

考虑地球自转速率随时间的变化，并应用描写低纬地球流体（大气和海洋）的水平运动方程，分析了地球自转速率变化对低纬大气和海洋振荡的影响．研究指出：地球自转速率的变化不但会直接影响低纬大气和海洋的振荡周期和振幅，而且会影响纬向风和洋流的变化，从而导致海温和海平面的变化．所以，地球自转速率的变化是影响全球气候变化的重要因素之一．关键词##4地球自转速率;;气候变化;;

地球大气对抵达地面太阳紫外辐射量影响的模式研究

在已建立的计算昆明紫外辐射两流模式改进的基础上 ,进一步计算并讨论了 :(1)各种消光物质的光学厚度变化规律及其对紫外辐射的影响 ;(2 )季节变化及太阳天顶角变化与紫外辐射的关系 ;(3)不同云的光学厚度下紫外辐射的变化 ;(4)昆明与北京两地模式计算结果比较 ,以及与国外相近纬度观测结果进行了比较。

地球内磁层场向电流的统计特征

利用ISEE－1和ISEE-2飞船观测的磁场数据，分析了地球内磁层场向电流的统计特征，包括场向电流的空间（L值和地方时）分布；流进和流出电离层的场向电流随地方时的变化；场向电流发生率与地磁活动水平（以AL指数表征）、行星际磁场（IMF）Bz的关系，电流强度和密度随地磁活动水平的变化等．发现，场向电流大都发生在夜间，且集中在L为6—10区域内，场向电流发生率，强度和密度随地磁活动增强而增大，行星际磁场南向时的发生率远远高于北向时的发生率．这些结果表明，内磁层场向电流的产生是太阳风和磁层、电离层间电动耦合增加的结果．

地球自转日长变化(LOD)和大气角动量(AAM)所对应的动力系统

利用一个多分维的分形所对应的一维映射可以用子波变换反演出来.对地球自转日长(LOD) 资料和大气角动量(AAM) 资料进行子波变换说明,在20 年尺度上、周年尺度和2- 3 年尺度上,LOD 和AAM 的突变时间基本一致,所反演出的不同层次上分岔时间的分段映射动力系统也极其相似.

地球内部结构和物质性质的研究

对 1999～ 2 0 0 2年中国地球物理学家在地球内部结构和物质性质方面的研究工作进行了总结 .分别对地球内部结构的地震波速度成像研究 ,中国及其周边地区上地幔介质各向异性的研究 ,S波介质品质因子Qβ,俯冲带研究 ,地幔间断面的研究 ,地球物质性质的实验研究以及其它方面的一些研究工作进行了综述 .指出了各方面的主要研究内容、使用的主要方法和得到的结果 .从这 4年的研究中可以发现 ,中国的科学家在地球内部结构和物质性质的研究中又取得了新的进展 ,主要表现在 3个方面 :一些原有领域中的研究更加深入 ;开辟了新的方向 ;

地球自转与El Nio——海气耦合理论

从低纬的海气耦合的浅水模式方程组出发 ,运用正交模和特殊函数的方法进一步讨论地球自转速率变化对海气耦合系统的影响 .研究表明 :地球自转速率的变化通过海气耦合一方面使大气和海洋的Kelvin波和Rossby波的移动及稳定性发生变化 ,另一方面使纬向风、洋流和海表温度发生变化 .特别是在地球自转减慢时 ,通过海气耦合 ,出现纬向风和洋流异常和大洋东部海表温度增加 ,从而导致引起全球气候异常的ElNi

地磁静日Y分量季节变化的物理讨论

对电离层Ｅ层发电机Ｓｑ电流系和赤道区晨昏侧Ｆ层电流共同作用的地磁效应进行了定性分析和定量估计，并解释了静日地磁Ｙ分量日变化形态在冬、夏季近于反相的现象．所用物理机制能同样说明ＮｍａｘＦ２赤道异常驼峰每日出现、消失时间的季变化．

北京降水缺测资料恢复的研究

利用1941－1980年北京降水量资料进行了缺测降水量资料恢复的研究，对单月序列使用非线性函数作降水量正态化的变换，然后用预测残差最小逐步回归及对多月序列使用各月降水量变换序列、各月降水量变换序列与各月气温混合序列为因子作缺测资料恢复和用各月缺测资料前后实测资料作简单内插恢复等三种方案进行试验。结果表明，以降水和气温作混合因子使用残差最小逐步回归模型有最好的可预报性。还使用该方案对1841－1950年的缺测降水量资料进行恢复。

岩石变形特征及物理特性的现场试验研究

在从化南昆山脉蚀变花岗岩岩体试洞中,用刚性承压板法进行大尺度试件现场试验.承压三板直径50cm.蚀变带宽约1-2m.测量了岩石的变形特征、视电阻率和声发射以及试洞地坪的倾斜变化.与室内小试件实验对比可以看出:(1)在水溶液网络导电机制适用的范围内,大试件和小试件的电阻率随应力应变变化的基本形态都是相似的:(2)大试件电阻率对应力的滞后效应更为明显;3)大试件可在较小的应力差下获得较大的电阻率变化;4)电阻率变化值与应力差之间没有简单的线性关系.

热带大气半地转适应理论的尺度分析和物理机制

对热带大气行星尺度运动所做的尺度分析和物理分析表明： 热带大气的行星尺度运动在ｙ 方向容易实现气压梯度力与Ｃｏｒｉｏｌｉｓ 力的平衡， 它称为纬圈的半地转运动。半地转平衡的建立过程， 也就是半地转适应过程相对是很短暂的， 它不需要考虑ｆ＝ β０ｙ 随ｙ 的变化，因而主要依靠惯性重力波为频散；而半地转平衡建立后的演变过程相对是很缓慢的，它主要受Ｋｅｌｖｉｎ 波和Ｒｏｓｓｂｙ 波控制。

地球系统模拟和混沌时间序列

地球系统是非线性的系统.为了模拟地球系统,我们就必须了解非线性科学的最新进展.本文从非线性科学角度论述了地球系统模拟中的几个关键问题,如尺度是分层次的,不同尺度之间存在着相似性及标度律,同时也存在差异性及非均匀性.为此还介绍了一些概念:吸引子、分维、信息和熵等.最后本文还说明如何从地球系统中所观测到的时间序列取得地球系统模拟所需要的信息.

地球旋转向量水平分量对赤道β平面上波动的影响

文中利用合理的赤道 β平面近似方程组研究 β效应和地球旋转向量水平分量 (即Coriolis力分量 f*=2 Ω cosφ)共同作用下低纬度大气波动的特征。定性结果分析表明 ,若扰动与纬度有关 (混合 Rossby-重力波和 Rossby波 ) ,f*虽然不影响波动传播的频率特征 ,但修改其决定波动经向结构的振幅。如果扰动与纬度无关 (Kelvin波 ) ,则 f*的影响消失 ,这与 f*- f平面上波动的情况显然不同。

地球磁层顶湍动重联的数值模拟

用二维磁流体力学数值模拟研究了磁层顶的磁场湍动重联．提出了一个新的磁场湍动重联模型．数值模拟表明，如果磁层顶是一个开放系统并同时存在磁场剪切和流场剪切，当雷诺数和磁雷诺数超过某临界数值时，磁场重联具有很强的湍动特性，可产生许多不同尺度的磁岛和涡旋结构．随着雷诺数和磁雷诺数的增大和减小，大尺度结构能破碎成中小尺度结构，小尺度结构也能合并成大中尺度结构．湍动重联是涡旋诱发重联在一定条件下的过渡．依据本文的模拟结果，我们预言：磁层预可发生准定常重联、瞬时局地重联和湍动重联等多种重联过程；大中小不同尺度的结构都可以存在于磁层顶；湍动重联及其所产生的中小尺度结构在太阳风－磁层的能量、动量和质量耦合过程中可起重要作用．