大气湍流发生的非线性机制

本文应用浑沌和奇怪吸引子的遍历理论,研究了Burger's-巢纪平方程的截谱模型。在参数平面(Re,Ri)上计算分析了Lyapunov指数、熵、维数和功率谱,发现在一定参数值范围内可能存在大气湍流的间歇性。对系统状态随参数演变的分析表明,白天大气湍流的发生是通过极限环→二维环面→浑沌的Ruelle-Takens的道路;晚间则通过周期倍分岔的道路,而且通用常数基本上就是Feigenbaum常数。     

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。     

大气中的非线性椭圆余弦波和孤立波

本文从非线性大气运动方程组出发,在力学的平衡点附近,用比较简洁的方法求得了非线性有限振幅的色散大气惯性波、重力内波、Rossby波均满足KdV方程,它的解为椭圆余弦波和孤立波。对有限振幅的Rossby波,建立了不同于Rossby公式的新的色散关系,它合有波的振幅因子。分析表明,对有限振幅的惯性波和重力内波,振幅大,宽度大的波传播越快;但对于Rossby孤立波,振幅大,宽度大的波传播越慢,极涡、阻塞切断系统可能属于这一类波。     

臭氧加热对大气环流影响的数值试验

本文在一个全球9层大气环流模式中,加入一个臭氧方程来模拟臭氧吸收太阳紫外辐射对高层大气的加热作用以及由此而引起的温、压、风场的变化。试验表明平流层臭氧加热率远大于其它要素,如水汽等引起的加热率。在考虑臭氧加热作用的情况下,计算出的对流层顶以上的温度分布和纬向风强度与不考虑臭氧作用的计算结果有明显差异。臭氧加热作用不仅影响纬向风,同时也影响经向风,因而使Walker环流和Hadley环流都发生相应的变化。试验还表明,臭氧层的存在对各气象要素场的影响在对流层中部已相当小,然而在近地面却还有明显的反应。特别是对陆地上影响比海洋上要强得多。     

非绝热有限振幅超长波的演变和大气环流的中长期变化

本文用描写非绝热有限振幅超长波运动的三层模式,得到基本纬向气流弱不稳定时,超长波振幅和基本气流的演变规律。分析表明,在轴对称热力场作用下斜压不稳定的旋转地球大气系统,在通常的牛顿型加热下具有特征周期为几周到几个月的阻尼自振荡特性。牛顿型加热将导致稳定的平衡态流场出现,通常它是近于高指数的环流状态,与行星大气本身的参数和基本气流超临界垂直切变的大小有关。趋于平衡态的演变过程性质,取决于加热强弱(μ)与斜压不稳定发展率(kC_(oi))的相对大小:在一般加热下,超长波振幅演变呈衰减的振荡特性,在强加热下,演变过程表现为快变和缓变两个阶段。这些结果可以对大气环流中长期变化的一些特征给予理论上的解释。     

正压大气非线性波的数值试验

本文用数值试验的方法,证实了正压原始方程存在着非频散的非线性波解,并讨论了它的主要特点。     

关于大气平均经圈环流的一种计算方案

基于大气的连续性,本文设计出计算大气平均经圈环流的一种新方案;并用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)每日4次的分析资料,计算了1982年1月的全球平均经圈环流。分析和计算表明,新方案比传统的计算方案,能得到更合理的结果。计算还证实了冬半球双Hadley环流的存在。     

大气环流模式动力框架对初值的敏感性研究

本文是为建立一个大气环流数值模式而进行的一系列基础性研究的一部分,主要叙述模式的动力框架对Haurwitz波型初值的三种敏感性试验两结果,同时,对Haurwitz波的稳定性也作了一些讨论。     

湿过程对北半球夏季大气环流低频振荡的影响

本文在Lorenz低谱湿模式中引进积云对流参数化。模拟的对流上层副热带高压的位置及南亚区域的降水量均显示出准三周的低频振荡。对比试验及能量学参数的计算表明,湿过程对于准三周振荡的激发和维持起着重要的作用。同时,积云对流缩短了低频振荡的周期,这与作者另一篇论文理论分析的结果是一致的。     

北半球大气环流30—60天振荡的一些特征

本文系统讨论了大气环流30—60天振荡的一些特征。在热带地区除得到了与其它研究相一致的结果外,还发现赤道东太平洋30—60天大气振荡也极显著,热带30—60天振荡的涡度和散度的纬向尺度都比纬向1波小得多。30—60天振荡在北半球高纬度地区最强,在20°—40°N纬带最弱;中高纬度30—60天振荡有清楚的正压模结构,其纬向尺度比赤道附近为小;30—60天振荡在中纬度基本上向西传播,且冬半年较快;在高纬度冬半年为西传,夏半年为东传;在北半球不同地区,30—60天振荡有其不同的经向传播特征。     

一个可与大气环流模式相耦合的陆地水热交换模式

本文发展了一个全球陆地水文模式,它较真实地刻划了复杂的陆地下垫面(包括植被覆盖在内)与大气之间能量、水分及动量之间的交换过程。利用它曾对仅能得到的三个不同的下垫面的局部测量数据进行数值模拟,发现计算结果与实测结果吻合较好。利用GCM(大气环流模式的简称)的天气输出数据作为本模式上边界条件来驱动本模式,得到的结果与GCM中水文模式的结果有相当差别,说明建立一个真实反映地表活动结果来提供地气之间交换的预测模式是十分重要的。     

青藏高原对层结大气纬向环流动力影响的模拟实验

本文用旋转层结流体模拟实验方法,研究了青藏高原对西风环流的动力作用。分析了在不同的罗斯贝数R和旋转欧拉数E条件下,高原附近流场的主要特征,并给出了流型的R～E区域图。对于春、秋、冬三季各月的大气平均情况,在主要相似判据R和E相同条件下,对高原东南部的低涡、低槽和切变线系统,高原西北部的斜脊系统、高原上游和下游槽的形态、垂直环流结构和高原北侧与东南侧的急流等流场特征,都得到满意实验结果,这表明青藏高原动力作用对东亚大气环流影响是很重要的。     

关于大气中的非线性Benjamin-Ono方程及其推广

本文利用多重尺度方法研究了大气中两层浅水波方程的非线性问题。文中指出:在经向扰动速度不太强的情况下,可以得到一个非线性Benjamin-Ono方程,并对它的代数孤立波和周期波进行了计算。同时还讨论了代数孤立波的演变过程,发现它在演变过程中可发生分裂,并产生波形的突陡,这可解释大气中的飑线过程。另外还指出:在经向扰动速度较强的情况下,可以得到一个修正的Benjamin-Ono方程,即Benjamin-Ono-KDV方程。     

大气新粒子生成机制的研究

大气中新粒子生成机制和增长特性的研究对于理解区域空气污染和全球气候变化具有十分重要的意义.但是现有的研究对于生成机制的认识有限.因此,如何通过外场观测、实验室模拟和模型计算对新粒子的生成机制进行探讨成为大气环境科学界的研究热点和前沿.综述了目前环境大气中新粒子生成机制和增长特性的研究方法,总结了典型大气环境下外场观测的研究结果,阐述了国内外新粒子生成机制研究进展,指出了新粒子生成研究中尚待解决的关键科学和技术问题.     

非线性光学和非线性光学材料

概述了非线性光学理论和非线性光学材料的研究简况 ,并对这一领域所遇到的问题作了简要的介绍与设想。     

大气中非线性波动的非频散解——Ⅱ.非线性波速公式

本文的第二部分主要讨论非线性波速公式。由于非线性波动的波速公式与波形有关,为此文中引入了反映波形的无量纲量M。我们发现M可以表征波动非线性程度的大小,此即为M判据。文中还给出了非线性Rossby波与非线性重力惯性波的波速公式,对前者振幅大的波动相速度小,而对后者则相反。此外,文中还讨论了在求非线性波动的近似解时应用Taylor展开时所必须注意的问题。     

大气颗粒物中棕色碳的化学组成、来源和生成机制

大气颗粒物中棕色碳(BrC)在近紫外波段具有强吸光性,并因其显著的气候效应被广泛关注。BrC组成、来源、演变和光学性质的不确定性是造成气候模型估算气溶胶辐射强迫不确定性的重要因素。本文综述了大气颗粒物中BrC的化学组成、来源和生成机制,聚焦分子水平上BrC组成、二次生成机制和吸光间的关联。大气颗粒物中BrC的主要类别包括有机溶剂(甲醇)提取的碳质组分、水溶性有机碳及类腐殖质; 分子水平上,硝基芳香烃和含氮杂环有机物是BrC的主要发色团。BrC的来源包括生物质等不完全燃烧一次排放和挥发性有机物氧化二次生成; 二次生成途径主要包括人为源芳香烃氧化生成硝基芳香烃等含氮组分、羰基化合物与铵/胺反应生成含氮杂环组分或低聚物。前体物和反应条件影响二次生成BrC的组成和吸光性质; BrC在大气传输过程中还会发生“光漂白”现象。在分子水平上识别和阐明BrC的发色团、二次生成机制及其演变过程是未来该领域的重点研究方向。     

用于研究大气氧化过程和机制的双反应器烟雾箱的评估和应用

设计并搭建了一个新的双反应器烟雾箱, 用于研究可生成臭氧或二次有机气溶胶(SOAs)的大气氧化过程. 该烟雾箱包括一个绝热的箱体及其内部两个体积为5 m³的氟化乙丙烯(FEP)薄膜反应器, 箱内的温度可以精确控制在-10到40 ℃之间. 利用该烟雾箱研究了光源对丙烯气相氧化机理的影响, 发现相对于传统的黑光灯光源, 采用的多重光源所得到的结果可以与模型更好地匹配. 进行了丙烯和间二甲苯的光氧化的初步实验, 发现该烟雾箱可用于模拟可产生臭氧或SOAs的气相氧化过程, 并可以通过不同初始浓度的对比实验找寻不同物种对反应过程的影响. 间二甲苯在不同NO_x条件下光氧化得到的SOA产率与之前的研究比较符合, 这表明该烟雾箱可以实现气-粒转化过程的模拟. 双反应器可以实现在一个关键条件的存在区别, 而其他条件完全一致的情况下的对比实验, 从而帮助我们进一步理解在大气复合污染过程中起关键作用的因素.     

大气成分和大气中某些污染物的气相色谱分析

本文用气相色谱法分析了大气中污染物21种,浓度范围从0.001到0.01毫克/米~3。其中除丙烯醛外,20种污染物的检出量均低于规定的允许浓度。采用自制的一些鉴定器和多流路反冲等技术,在痕量以及常量、痕量组分共存同时测定时达到了快速、直接测定(事先不经浓缩)的目的。所用色谱柱包括分配色谱柱和吸附色谱柱,其中5A分子筛色谱柱经累计1500小时运转表明,柱子的分离性能良好、能满足长期使用的要求。     

长波近似与大气中的线性与非线性Rossby波

大气运动中,在x,y方向的水平尺度L_xL_y往往是不同的。特别是当L_y相似文献