中国近50年气候破纪录温度事件发生概率分析

随着全球变暖趋势的不断增强,破纪录温度事件（record breaking temperature events, RBTE）发生的频次呈现不断增加的特点.基于已知当前年份的温度记录,未来五年内这个记录被打破的概率是多少？即未来五年内发生新的RBTE的概率是多少？这是目前国内外学术界关注的前沿科学问题之一.文中基于概率统计模型研究在不同情景下RBTE发生概率,并与实际观测资料检测结果作对比分析,研究近50年中国RBTE发生概率的变化与全球增暖的关系.结果显示,RBTE发生概率的大小依赖于温度的增长趋势和相 关键词： 破纪录温度事件 全球增暖 极端事件     

大气科学的热点问题

随着社会的发展和科学的进步,人类对于地球大气的认识在不断深入,关注在不断增加,但未知领域和迷惑依旧存在。这里,我们将针对当前大气科学领域的几个热点问题展开讨论,希望了解大气科学的现状和未来,促进大气科学的健康发展。     

Annual Variation and Global Structures of The DE3 Tide

The SABER/TIMED temperatures taken in 2002 2006 are used to delineate the tidal signals in the middle and upper atmosphere. Then the Hough mode decomposition is applied with the DE3 tide, and the overall features of the seasonal variations and the complete global structures of the tide are observed. Investigation results show that the tide is most prominent at 110km with the maximal amplitude of 〉 9K, and exhibits significant seasonal variation with its maximum amplitude always occurring in July every year. Results from the Hough mode decomposition reveal that the tide is composed primarily of two leading propagating Hough modes, i.e., the （-3, 3） and the （-3, 4） modes, thus is equatorially trapped. Estimation of the mean amplitude of the Hough modes show that the （-3, 3） mode and （-3, 4） mode exhibit maxima at 110km and 90km, respectively. The （-3, 3） mode plays a predominant role in shaping the global latitude-height structure of the tide, e.g., the vertical scale of 〉 50 km at the equator, and the annual course. Significant influence of the （-3, 4） mode is found below 90 km, where the tide exhibits anti-symmetric structure about the equator; meanwhile the tide at northern tropical latitudes exhibits smaller vertical wavelength of about 30 km.     

利用中值检测方法研究近50年中国极端气温变化趋势

利用中国194个站点1957—2001年的逐日温度观测资料和月平均温度资料,分别采用中值和均值两种极端事件检测方法,检测并比较了中国极端高温事件和极端低温事件的变化趋势和空间分布特征.检测表明,年均极端高温的次数在近50年中趋于上升,而年均极端低温的次数有所减少,这与目前观测结果一致,符合全球变暖的特点.在空间分布上,除西南地区部分站点外,近50年中国大部分地区极端低温事件的年均发生次数趋于减少,而极端高温事件发生频率的变化则呈现出东南沿海地区减少、西北内陆地区增加的分布特点. 关键词： 极端事件 全球增暖 变化趋势 中值     

人类活动影响气候变化的统计分析

大多数的气象模型是将大气作为一个复杂的流体力学体系，首先用大气温度并加上树轮、气象记录等数据建立起动力学方程，再利用差分法去解这个方程．这些计算表明，地球的温度将会持续地上升．但有些气象学家们怀疑，在这个计算过程中，把人类活动的人为因素过份地夸大了．因为在三维格点模型中引用了粗粒化的计算，有可能忽略了大气云层的作用，     

历史上地球平均温度的上升滞后于大气中CO2浓度的上升

在距今19000年以前的一段时间,地球处于所谓最后一个冰期．之后,在距今19000年至10000年期间,整个地球逐渐变暖,冰原从北半球的大陆消退,同时大气组分也发生明显变化．专业人士称上述转变为“冰川终止（glacial termination）”,有许多专家试图解释触发和维持上述变化的机制,不幸至今仍然缺乏有说服力的理论．在最近出版的Nature周刊上,Shakun等重构了全球温度分布随时间的变化规律,证明：“冰川终止”变暖过程的发生,实际上是南北两个半球温度反相（antiphased）变化叠加的结果．因此说,在距今19000年至10000年期间,地球所经历的是某种全球变暖．海洋环流的变化分别控制了南北半球反相温度变化的幅度,它似乎是影响这一变暖过程的最重要因素．     

微波大气击穿阈值的理论研究

本文通过对使用有效场强(或均方根场强)得到的微波大气击穿阈值表达式进行讨论, 指出其推导中所做的假设及这些假设应用到微波大气击穿过程中存在的问题. 然后分别使用解析理论和数值模拟对微波大气击穿过程中的有效电子温度变化过程和击穿阈值进行研究, 并将其与直流电场进行比较. 分析发现在高气压下, 电子能量转移频率高, 有效电子温度随电场大幅振荡, 由于电离频率随有效电子温度的增长率大于电子能量损失随有效电子温度的增长率, 因此在高气压时, 微波大气击穿阈值低于使用有效场强的击穿阈值. 通过大量分析, 给出了理论推导和数值模拟得到的微波大气击穿阈值拟合表达式.     

温度对液体黏度影响的实验研究

利用自主开发的多光电门可变温式液体黏度测试仪研究了液体黏度随温度变化的关系,得到了实验曲线,显示了不同温度区段的变化特性.     

大气：转动的热机

地球是一个旋转的球体,它具有巨大的质量和强大的惯性。地球的旋转包括每日一圈的自转和每年一圈的公转,自转带来了大气运动的日变化,而公转则导致了大气运动的四季变化。普通人或许并不清楚,但对于地球科学领域的学者来说,由于地球自转而产生的地转偏向力具有无处不在的影响, 这种力施加在运动物体之上,在北半球指向运动方向的右侧,而在南半球则指向运动方向的左侧。这种偏向力也是大气运动中很多特殊现象背后的关键原因。     

低压闪蒸液滴形态和温度变化的研究

将液滴在常压下突然置于低压环境中,液滴由最初的平衡状态变成过热状态,发生闪蒸.本文实验研究了低压闪蒸液滴内部形态和温度的变化,系统描述了液滴闪蒸过程中的各种形态变化,总结了稳态闪蒸和稳态结冰过程中环境压力和初始温度对温度变化的影响.实验结果表明液滴闪蒸分六种形态.稳态闪蒸中环境压力越低,液滴的最终温度也越低;液滴的初始温度越高,降到最低温度的时间越长.稳态结冰过程中,液滴初始温度增加,液滴结冰温度和结冰回升最高温度也随之增加;液滴的结冰温度和回升最高温度随环境压力的增高而减小.     

基于弱值放大的高精度温度变化测量研究

精确测量温度的变化在现代科技中有重要的意义.极其微小的温度变化通常难以直接测量.依据波片的温度变化引起o光和e光之间相位差改变这一原理,文章搭建了基于偏振的弱值放大系统,将这一温度变化引起的微小的相位差变化量加以放大,并转换为易于测量的光功率的变化量,从而间接测量出多级石英波片的温度变化量,测量精度达到了 0.0042...     

Effects of Cu on the martensitic transformation and magnetic properties of Mn_(50)Ni_(40)In_(10) alloy

The structures, the martensitic transformations, and the magnetic properties are studied systematically in Mn50Ni40-xCuxIn10, Mn50-xCuxNi40In10, and Mn50Ni40In10-xCux alloys. The partial substitution of Ni by Cu reduces the martensitic transformation temperature, but has little influence on the Curie temperature of austenite. Comparatively, the martensitic transformation temperature increases and the Curie temperature of austenite decreases with the partial replacement of Mn or In by Cu. The magnetization difference between the austenite phase and the martensite phase reaches 70 emu/g in Mn50Ni39Cu1In10; a field-induced martensite-to-austenite transition is observed in this alloy.     

大气对流层水汽对温室效应的影响分析

大气温室效应是地球有别于其他星球具有温暖、适合生命生存特性的直接决定因素,而随着地球由温暖再继续变暖,水汽作为地球上含量最丰富的温室气体,其对温室效应的影响也将进一步增强。文章主要针对对流层水汽,利用逐线模型,分析了不同高度下水汽对地气辐射的吸收特点。结果表明,对流层不同高度处水汽对于工业革命前地球环境的"温暖"和目前所面临的"变暖"贡献有着本质的不同:地球的"温暖"主要来自于近地面3 km以下的丰富水汽对于长波辐射的吸收,其吸收比例占到了整个对流层水汽温室效应的50%;但是,目前近地面处水汽的强吸收带已经趋于饱和,因此,地球当前的"变暖"主要是由于对流层高层水汽含量增加所造成的温室效应显著增强所致。     

基于宽频带温度脉动仪的大气温度起伏谱测量

常用温度脉动仪测量湍流的频谱, 频谱范围多在20Hz以下, 无法呈现大气温度起伏的高频特征。介绍一种宽频带低噪声温度脉动仪的设计方法, 研制出相应的仪器, 并进行了真实大气温度起伏测量实验。结果表明, 大气温度起伏具有丰富的高频信息, 温度起伏功率谱在更宽的频率范围内存在幂率不变性, 部分温度谱在高频部分出现拐点, 以更陡的幂率下降, 湍流谱的形状以及拐点出现的位置和湍流强度有一定的关系。拓宽了温度起伏功率谱的研究范围, 为光波传输的理论研究和技术应用提供了高频湍流谱信息, 为非Kolmogorov湍流研究提供了测量手段。     

开放光路差分吸收光谱技术测量城市大气氨的研究

氨在大气酸沉降和气溶胶二次来源中扮演了重要角色。城市大气NH3的测量对于研究NH3的大气化学显得尤为必要。该文研究了差分吸收光谱技术应用于大气NH3测量时的影响因素;根据NH3在短波紫外的吸收光谱特征,确定了NH3浓度的反演波段和干扰扣除方法。估算了应用于NH3测量的开放光路DOAS系统在228m光程下的探测下限为0.27μg.m-3,并在广州市城区开展了大气NH3的外场测量,NH3表现出明显的日变化规律,白天浓度较低,夜间浓度高。测量阶段中NH3最小值和最大值分别为0.83和3.11μg.m-3,平均浓度约为1.59μg.m-3。该系统的测量精度在10%以内,对测量误差来源进行了分析。     

有效温度的计算和大气μ子温度效应的Monte Carlo模拟

高空大气气温变化引起地面或地下探测到的宇宙线μ强度变化.本文介绍了基于日内瓦附近Payerne气象站气球数据的大气μ子有效温度的计算,并选取代表性的8个大气样本模拟了L3+Cosmics探测器位置的宇宙线μ子温度效应,计算了温度系数,得到极端高空温度情况下可能探测到的μ子强度变化的量级,为L3+Cosmicsμ谱精细测量和温度系数的抽取提供参考.     

大气温度起伏谱的测量

 用直径1μm和10μm金属丝分别测量了大气温度起伏功率谱，提出了测量湍流外尺度的方法。实测结果表明：在复杂的光传输路径上至少有50%的温度谱不符合Kolmogorov的－5/3定律；用直径1μm丝进行单点测量的C2n和直径10μm丝进行双点测量的C₂ⁿ较为一致；80%的外尺度不超过7m。     

金属团簇在单晶表面的稳定性和扩散行为的Monte Carlo研究

采用MonteCarlo方法,研究了正二十面体结构的Cu、Ni、Pd和Pt等金属团簇在Pd(001)表面的稳定性和扩散行为.研究表明,载体对负载型金属团簇的稳定性和扩散性质有明显的影响.由于载体表面和金属团簇的振动偶合,金属团簇结构变化的温度要低于自由团簇的结构转化温度.负载型金属团簇的稳定性不仅取决于团簇内部原子之间的相互作用而且取决于团簇与载体之间的相互作用.对金属团簇扩散的研究表明,金属团簇的扩散常数与单金属原子的扩散常数相差不大,通过比较金属团簇的结构变化温度和扩散常数发现,团簇的稳定性和扩散行为有密切的联系.     

大气温度起伏谱的测量

用直径1μm和10μm金属丝分别测量了大气温度起伏功率谱,提出了测量湍流外尺度的方法。实测结果表明：在复杂的光传输路径上至少有50%的温度谱不符合Kolmogorov的－5/3定律;用直径1μm丝进行单点测量的C2n和直径10μm丝进行双点测量的C2n较为一致;80%的外尺度不超过7m。     

激光大气等离子体的空间分布特性

 利用Nd:YAG激光器产生的1.06 μm激光束（脉冲能量为500 mJ,脉冲宽度为10 ns, 重复频率为30 Hz）聚焦形成长约8 cm、直径5 cm的激光大气等离子体柱,分别沿激光束方向和垂直于激光束方向探测了该等离子体柱的空间分辨光谱,并由此反演得出电子密度和电子温度空间分布特性。实验结果表明：激光大气等离子体中各种离子和电子呈泪滴型分布,即沿激光束方向不对称,而垂直激光束方向对称分布,最大电子密度1018/cm3,最高电子温度3 000 K。