球面大气中行星波的波作用守恒方程及用波作用通量所表征的定常行星波传播波导

本文指出在球面大气行星波能量的传播中必须考虑非地转风分量对位涡度南北方向输送的作用,从而证明了球面大气中行星波波作用守恒,求得在球面大气中的波作用通量,即 Eliassen-Palm通量.文中利用 WKBJ方法证明了在球面大气中行星波波作用通量矢量是平行于行星波局地群速度在子午面上的投影. 本文还利用多层数值模式,计算了理想强迫所产生的定常行星波Eliassen-Palm通量矢量分布,证实了冬季北半球定常行星波在球面大气传播中存在着两支波导,即除了极地波导以外,还存在一支从中、高纬对流层的下层向低纬度对流层上层传播的波导。     

冬季低纬度热源异常对北半球大气环流影响的物理机制

本文应用球坐标系的波折射指数平方来讨论北半球的冬季低纬度强迫所产生的准定常行星波在实际基本气流中的传播规律,指出了冬季北半球低纬度热源异常将会引起北半球中高纬度大气环流的异常。本文还应用一个包括Rayleigh摩擦、Newton冷却及水平涡旋热力扩散准地转球坐标模式,来研究北半球冬季理想热源强迫所产生的扰动系统在北半球的传播情况。计算结果表明:在冬季由于热带太平洋上空热源异常,可以产生PNA型大气环流的异常。     

北半球阻塞形势建立与维持的E-P通量诊断研究

本文利用变形Eulcr平均运动方程组分析了1979年2月后半期一次阻塞形势建立、维持与崩溃过程中的平均气流、行星波的E-P通量及其散度的变化。分析结果表明由于高纬度对流层下层的基本气流由东风变成西风,使得高纬度波数2行星波强烈往上传播;并由于上传行星波与基本气流的相互作用,使得对流层中、上层(随后是平流层的下、中层)的西风气流减弱,并接近于波数2共振气流,造成波数2异常增幅。同时还使得在对流层上层,而后是乎流层下、中层的平均气流由西风变成东风,从而北半球阻塞形势得以形成及维持。所以准定常行星波的上传,并与基本气流的相互作用也是阻塞形势形成与维持的原因之一。     

强迫波、自由波和纬向气流的相互作用——Ⅰ.平衡态环流的分支

本文用二层准地转模式,建立了一个近共振强迫波和近斜压不稳定自由波的非线性相互作用模式,试图以此来研究高低指数转换和非均匀性振荡的动力学问题。在这第一部分中,首先分析临界斜压不稳定和近共振强迫共同作用的弱非线性问题。然后以Hadley环流向Rossby波分支所造成的简单周期运动开始,分析热强迫波平衡态向定常强迫波与瞬变移动性Rossby混合型态的分支,及其所造成的较为复杂的运动形态。     

季节性和非季节性外强迫引起的大气动力过程对短期气候异常变化形成作用的数值研究

本文指出在没有非季节性外强迫的25年模拟结果中,同样可以找到和外强迫异常引起的类似型类的气候异常变化,这表明季节性外强迫和非季节性外强迫引起的大气动力过程,都可以形成短期气候的异常变化,并使用两层IAP大气环流模式,对两组不同初态和不同自然气候变化子序列在同样热带海温异常条件下进行了数值试验,研究表明,模式大气中的气候异常现象是大气长期气候自然变化过程中固有的大气内部动力过程和外强迫异常所引起的动力过程的相互作用的结果;在北半球冬季,500hPa距平型的分布特征和非季节外强迫引起的动力过程所产生的异常特征比较一致,而南半球夏季,500hPa距平特征和季节性外强迫引起的动力过程所产生的距平特征比较一致。     

南亚夏季风槽脊和热带气旋的活动与移动性CISK波

MONEX资料的分析表明,南亚夏季的季风槽脊有30—50天的周期振荡现象和缓慢的向北移动;季风槽中的热带气旋又有向东频散能量的现象。基于引入了基本气流垂直切变的CISK模式,本文得到了一种缓慢移动的CISK波。在南亚夏季风状况下,这种CISK波向北的经向速度约为每天0.6纬度,振荡周期约为34天;考虑到对流层低层平均西风对扰动能量的影响后,CISK波将向西北移动,而能量向东传播。这些理论结果同MONEX资料分析相当一致。因此,垂直切变基本气流通过CISK机制产生的CISK波极可能是南亚夏季风槽脊和热带气旋活动的重要驱动机制。     

强迫基流上Rossby波包的结构和演变

本文用WKB方法研究了正压及斜压强迫基流上Rossby波包的演变过程(发展、传播和结构的改变),得出:(1)增强波波包的平均空间尺度随时间变大,但衰减波波包的平均空间尺度则随时间变小;(2)正压增强型扰动在水平面上向急流区传播,但衰减者则向离开急流区的方向传播;(3)斜压增强型扰动在垂直方向上向急流轴传播,但衰减者则反之;(4)扰动的发展特性依赖于其结构及其相对于基流的位置;(5)强迫形成的常定波列具有典型的斜压增强但正压衰减型扰动的结构;能量向对流层顶传播;且若扰源位于急流轴附近(即中纬度)地带,则在水平面上扰动由急流区向外传播,且分裂成南北两支。文中还给出若干大气中实测到的常定流场的图,和一个高空天气系统演变全过程及其预报图。理论结果和实际情况很相一致。     

螺旋Rossby波的波作用守恒和稳定性

本文应用WKB方法导出了在一般较接近实际大气的模式中,螺旋Rossby波的广义波作用量所满足的方程。当背景场不随时间变化时,波作用量具有守恒性。从这守恒性质出发讨论了螺旋Rossby波的稳定性,指出扰动发展的必要条件是广义绝对涡度梯度至少在区域中的某一条空间曲线上为零。在某些简化条件下,与Charney和Stern~([1]),郭晓岚以及Eady~([3])的结果一致。若广义绝对涡度梯度处处不为零,则扰动发展须满足其它的条件,它与基本气流的分布及Rossby波等位相线的倾斜状况有关。     

CO_2含量加倍引起的气候变化的数值模拟研究

在本工作中,大气物理所两层全球大气环流模式同60m深的混合层海洋模式及热力学海冰模式耦合起来,模拟了现代气候(1×CO_2)及CO_2含量加倍后的气候,进而研究了CO_2含量加倍后引起的全球气候变化。CO_2含量加倍后,全球表面气温上升1.75℃。模拟出的气候变化存在着很大的区域差异和季节差异,北半球高纬区和南极区增温幅度较大。而陆地区域的增温幅度又大于海洋区域的增温幅度;降水在热带及高纬区一般是增多而副热常区一般减少。另外,两个半球均是冬季增暖强一些。中国西南和华北地区夏季降水减少,而冬季增多。     

硫脲自盐酸溶液中在低碳钢表面的吸附特性

用失重法研究硫脲对低碳钢表面在盐酸溶液中的吸附特性及缓蚀作用.应用吸附理论和Frumkin等温式及Flory-Huggins等温式处理实验数据,发现低浓度的硫脲自2mol·L-1盐酸中在低碳钢表面上产生的吸附过程是一个取代吸附过程,而且是一个熵增过程.尤其应该注意侧向作用力和被吸附的硫脲分子所代替的水分子数,其表面覆盖度随温度和浓度的增大而增大,并认为这种吸附是产生缓蚀作用的重要原因.实验结果还表明在30℃时,吸附过程中侧向作用力影响较大,并遵循Frumkin等温式,其吸附分子垂直地吸附在金属表面;在35℃-50℃时,吸附分子在金属表面水平吸附,其侧向作用力可忽略,遵循Flory-Huggins等温式.根据这些结果计算出吸附自由能、吸附焓、吸附熵,说明表面覆盖度中温度的影响起因于吸附熵的变化.     

离子成像实验图像处理引入的近似及修正

针对传统离子成像实验中使用的图像分析算法中引入的近似,结合标准的离子成像装置模型提出了一种修正方法,计算结果表明,这种方法可以很大程度上改善所得到的三维剖面分布的精确度.利用这一方法重新计算了碘原子在278.50 nm处(2+1)REMPI产生的光电子的平动能分布,指出其中存在着两个不同的离子态(3P0,3P1)跃迁,同时得到了达3.9%的相对能量分辨率.     

环境中磷化氢的源及厌氧条件下前体物类型的研究

研究了影响北京地区大气中磷化氢存在的一些因素,以及环境中产生磷化氢的前体物质的类型.　结果表明光照对磷化氢降解的影响比氧的更大.　测定了磷化氢在近地面的垂直分布.　向模拟的厌氧体系中添加鸡粪、骨粉、及大豆卵磷酯等含磷物质,可以引起体系磷化氢释放量的增加.　土壤及沉积物对磷化氢有吸附,这也是导致大气中磷化氢浓度极低的原因.     

纳米氧化锌粒子分散性对其吸收光谱的影响

在异丙醇中用氢氧化钠分别与醋酸锌及溴化锌反应制备了纳米氧化锌粒子. 分别用高分辨率电子显微镜及原位紫外吸收光谱测定了粒子大小及分布. 实验结果表明, 粒子的增大服从LSW (Lifshitz-Slyozov-Wagner)模型, 即粒子体积随老化时间线性增大；但粒子的分布不符合LSW模型, 这与他人的研究结果不一致. 用计算机数值模拟确定了纳米氧化锌分布函数对其紫外吸收光谱的影响, 发现在紫外吸收边附近光谱发生弯曲, 且随粒子分布标准方差(SD)的增大, 弯曲更显著, 引起紫外吸收光谱红移, 这将导致用吸收边计算氧化锌粒子大小时产生正误差. 就单分散(SD/γ<5%, γ是粒子的平均半径)纳米氧化锌而言, 这种正误差仅为2%, 但当粒子分布的SD/γ达到15%时, 所产生的正误差可高达15.1%.     

关于"对‘燃料电池物理及化学性能的有限时间热力学分析方法'的讨论”答复

把有限时间热力学理论用于化学过程的研究,将会得到一系列新的结论,开展这方面的研究是很有意义的.文献[1]以燃料电池为例,在同时考虑化学反应及传热不可逆性的情况下,研究了燃料电池的性能界限,文献[2]指出了文献[1]计算化学反应及传热不可逆性而引起系统与有关环境的总熵产生率的错误以及由此而导致的结论所存在的问题,并进行了富有启发性的分析与讨论.但文献[2]对于系统与有关环境的总熵产生率的计算也是不正确的,由此得到的其它结论自然不能成立.本文将就此情况下系统与有关环境的总熵产生率的计算再次进行讨论,并给出电池功率和效率的有限时间热力学性能界限.     

色谱流出曲线的曲线拟合法

通常人们把色谱流出曲线假设为高斯分布函数,但实际上真正的高斯峰很难由实验获得。由于实际峰型是非高斯型分布,往往使得理论预测值与实验值之间存在一定误差。例如由高斯计算的分离度K_1(及K_3)总是大于实测值。这主要由于实际峰往往是不对称的拖尾峰,峰尾使得实际分离度不如理论上由高斯对称曲线所预测的结果。为了定量描述拖尾峰的特征,许多作者采用了按指数规律卷积的高斯分布曲线数学模型:     

液固跳汰流化床分级过程的初步研究

本文研究了颗粒及颗粒群在跳汰流化床中的运动和分级,实验中采用双凸轮机构所产生的10种不同振荡波型,考察了液流振荡波形、频率对床层空隙度、玻璃珠示踪颗粒运动,以及铁氧体和煤粒分级的影响。在不同液流振荡波型影响下,空隙度沿床高呈现两类不同分布。床层空隙度随液流振荡频率增加而增大,但当频率过大时,空隙度反将下降。实验指出,跳汰流化床内颗粒运动主要取决于颗粒间相互碰撞的机械阻力。液流振荡强度FL对颗粒运动及分级具有决定性的作用。颗粒在跳汰流化床中的分级类似重力场作用中的扩散。起始于轻重颗粒倒置的实验表明,振荡液流中能出现颗粒逐段分级的现象。颗粒床层增高,加大颗粒运动及分级的阻力,从而使颗粒的分级效率和速率降低。本研究提出了跳汰流化床的颗粒分级模型和简化了的单颗粒运动方程,确立了单颗粒运动中颗粒碰撞系数的经验关联式,其计算结果能较好地符合实验数据。     

Al5Fe2合金熔体中程有序结构的研究

采用紧束缚原子间作用势，利用分子动力学模拟(MD)的方法研究了Al5Fe2合金熔体的微观结构，发现在结构因子的小角部分(Q=15.7nm^-^1)出现了一个明显的预峰(FSDP)，并得到X射线衍射实验的进一步印证，在实验测得的合金衍射图样中，液态衍射曲线与固态衍射曲线间存在着很好的对应关系，它们在小角部分都存在峰位，这表明Al5Fe2合金熔体与其固态在结构上存在着很大的相似性。通过对化学短程序参数α及Bhatis-Thornton(BT)结构因子的分析计算，发现熔体中存在较强的化学序，并认为正是这种化学序导致了中程有序结构(MRO)的产生。Faber-Ziman(FZ)偏结构因子的SFe-Fe(Q)和SAl-Fe(Q)在Q=15.7nm^-^1处分别存在最大值与最小值，也是熔体中存在着超结构的表征。同时，我们还给出了体系的配位数及代表中程有序的原子团簇的结构模型。     

关于钒电池中支路电流(shunt current)的计算

本文针对双极堆式的全钒氧化还原液流电池中,因电极1框结构所导致液流过程中存在的支路电流(shunt current)进行分析,提出了支路电流的计算方法并对5组单电池组成的电池组进行了理论计算,并探讨了支路电流对电池性能的可能影响.结果表明:1)支路电流的大小与电池位置密切相关,支路电流呈对称分布,电液通道中电流越接近电堆中心越小.主路电流充电时越靠近电池中心越小,放电时越靠近电池中心越大.2)充电时,电液通道中的支路电流会对接触溶液的双极板产生腐蚀;放电时,过大的支路电流会降低电池的电压、库仑及能量效率.     

关于钒电池中支路电流（shunt current）的计算

本文针对双极堆式的全钒氧化还原液流电池中，因电极框结构所导致液流过程中存在的支路电流（shunt current）进行分析，提出了支路电流的计算方法并对5组单电池组成的电池组进行了理论计算，并探讨了支路电流对电池性能的可能影响。结果表明：1）支路电流的大小与电池位置密切相关，支路电流呈对称分布，电液通道中电流越接近电堆中心越小。主路电流充电时越靠近电池中心越小，放电时越靠近电池中心越大。2）充电时，电液通道中的支路电流会对接触溶液的双极板产生腐蚀；放电时，过大的支路电流会降低电池的电压、库仑及能量效率。     

珠江三角洲夏季臭氧区域污染及其控制因素分析

2006年夏季,在珠江三角洲(简称珠三角)开展了一次大型野外综合空气质量观测实验.实验包括了珠三角现有的环境监测网络和两个额外设置的超级观测站.本文基于环境监测网络的观测结果对区域臭氧污染状况和污染过程进行了分析,对各站点所记录的气团光化学属性进行了诊断.结果发现,两个超级站点分别对应着污染城市地区和下风向远郊区的光化学条件,它们较好地覆盖了区域尺度上主要的臭氧高值区.使用基于观测的模型对超级站上臭氧的光化学产生过程及臭氧控制区进行了分析.结果显示,第一,模式中的醛类化学和缺失的HONO化学对于臭氧光化学产生具有重要影响;第二,在城市地区,臭氧的光化学产生速率主要受人为源排放碳氢化合物控制;而在城市远郊区,臭氧的光化学产生速率主要受NO控制;第三,重要的人为源排放的碳氢化合物是烯烃和芳香烃.使用O′x和NOz的回归结果对臭氧产生效率进行了估算,发现城市和郊区的数值存在显著差异(分别为2.1和7.8),这从侧面支持了模型对于城市和郊区臭氧控制区属性的判断.