黄土高原地表能量不闭合度与垂直感热平流的关系

地表能量不平衡问题一直是陆面过程研究的一个重要科学难题.本文利用在陇中黄土高原观测的陆面过程资料,分析了气候地表能量不闭合度和短期地表能量不闭合度的分布特征,研究了地表能量不闭合度与垂直速度之间的关系,发现地表能量不闭合与垂直速度具有很好的相关性.并且,估算了近地层垂直感热平流通量,分析了考虑垂直感热平流后的地表能量平衡的特征,发现引入垂直感热平流输送对地表能量不闭合度有明显的改进. 关键词： 黄土高原 非均匀性 垂直感热平流 能量不闭合度     

黄土高原地表能量平衡分量年际变化及其对气候波动的响应

本文利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL站)2006—2012年陆面过程观测资料和榆中站气象资料,分析了7年间榆中气温降水的气候变化背景,讨论了陆面地表能量平衡分量的年际变化,研究了波文比、能量闭合度的年际波动,探讨了地表能量平衡分量以及各陆面过程参数对黄土高原气温、降水年际波动的反馈.结果显示,地表各能量分量都对气候背景的波动做出响应,但敏感性各有不同,净辐射与气温相关性最强,感热潜热与降水相关性较好.分为冬夏半年讨论后得出,冬半年地表平衡分量与气候波动的相关性更好.冬半年中,各分量又与气温有着较高的相关,可见该地区地表能量各分量对冬半年气温波动的响应更为敏感.波文比的上升趋势与该地区降水量减少的背景响应,说明干旱程度的加深.能量闭合度的波动变化显示了在气候变化的背景下该地区陆面能量不闭合程度的加深.     

黄土高原半干旱区地表能量不闭合及其对二氧化碳通量的影响

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University, SACOL) 2008年资料分析了SACOL代表的黄土高原半干旱区稀疏草地下垫面上的能量平衡闭合情况. 不同季节, 白天总体能量平衡比率在0.80左右. 夜间只有0.20左右. 选取不存在局地环流的资料, 考虑土壤热存储和垂直感热平流后, 白天能量平衡比率在85%以上, 春夏秋三季夜间也达到70%, 但冬季夜间能量闭合度仅为29.4%. 白天, 涡动相关系统对湍流热量通量观测的偏差存在季节差异, 冬季低估最多, 秋季次之, 春夏季观测相对较理想; 夜间, 涡动相关系统对湍流热通量严重低估. 湍流热量通量的低估通过空气密度效应修正传递对CO₂通量产生影响, 造成长期净碳交换的不确定性. WPL修正引入的湍流热量误差导致涡动相关系统错误地高估下垫面吸收存储CO₂能力, 全年NEE估计偏高41.2%. 关键词： 黄土高原 涡动相关 能量闭合 密度效应修正     

黄土高原区域气候暖干化对地表能量交换特征的影响

本文将观测试验资料与陆面过程模式模拟资料相结合, 对目前4个流行的陆面过程模式的模拟资料进行了验证分析, 发现通用陆面模式(CLM)模式的模拟资料在黄土高原地区比较可靠. 在此基础上,利用近几十年CLM模式模拟资料和气象站观测资料, 分析了黄土高原地区的区域气候和地表能量交换特征的变化规律, 研究了该地区地表能量交换对降水和温度变化的响应特征, 讨论了该地区气候变化对地表能量交换特征的影响机理. 研究发现,近几十年来黄土高原区域气候表现为明显的暖干化趋势, 从而引起太阳总辐射、地表反射辐射和地表长波向上辐射的增加 及地表长波向下辐射的减小,并由此造成地表净辐射通量减少. 与之相对应,不仅地表潜热通量呈减小趋势,而且地表感热通量和土壤热通量也呈减小趋势, 但地表热量分量的分配比例基本不变.并且发现,地表感热通量的年变化主要由太阳辐射控制, 而潜热通量的年变化则受太阳辐射和降水共同影响;地表热量分量的年际变化均对降水变化响应很敏感, 而对温度变化响应不太敏感,气候干旱化对地表能量平衡的影响比气温变暖的影响更突出. 关键词： 黄土高原 区域气候暖干化 陆面过程模拟 陆面能量交换     

ε衰变的能量和强度平衡计算

文中给出了ε衰变的能量和强度平衡的计算公式,并以⁵²Mn的ε衰变为例说明其实际应用.     

光合作用多色素捕光模型中光激发对能量传输的影响

光合作用激发能传输过程中量子效应的研究大都基于单激发初态假设,该假设能较好地描述人们所关心的部分光合作用系统的初态.但对于不满足上述假设条件的自然及人工光合作用系统,激发过程对系统动力学有不可忽略的影响.本文基于由高斯脉冲激发的多色素分子模型,主要研究了激发脉冲宽度和激发间隔对系统动力学和激发能传输效率的影响.首先,推导了理论上可包含任意数量的色素分子构成的供体系统和受体系统整体演化所满足的动力学方程.之后通过数值模拟展示了激发能传输效率随系统各相关参数变化的关系及相应参数的最优范围.研究发现,在单个脉冲激发供体色素分子的条件下,存在最优脉冲宽度,且脉冲宽度对色素分子数目、耦合强度及退相位速率的最优范围都有调制作用,并分析了该调制作用的产生机制.在两个高斯脉冲依次激发供体色素分子的条件下,存在最优脉冲宽度及脉冲间隔的组合.本文得到的动力学方程可推广到其他形式的激发脉冲,得到的数值结果及优化设计原则对工作在不同光照条件下的人工光合作用系统的优化设计具有参考意义.     

β-衰变的能量和强度平衡计算

论述了β^-衰变的能量和强度平衡的计算公式，并以^95Nb的β^-衰变为例说明其实际应用。 The calculation formulas of energy balance and intensity balance from β^- decays are presented here. The example of ^95Nb β^- decay is shown to illustrate its practical application.     

喀斯特城市水体面积变化对地表热场的影响

针对桂林喀斯特城市扩展、水体面积变化所引发的热环境问题,对美国Landsat TM卫星图像利用遥感模型反演桂林市1989年和2006年的地表温度和MNDWI水体指数,定量分析水体指数变化对地表温度的影响机理。结果表明,地表温度与水体指数呈负相关关系,地表温度随水体指数数值的增加而降低。随1989年至2006年桂林喀斯特城市规模的扩展,水体面积由占研究区总面积的4.6%降至4.4%,减少量占总面积的0.2%、占总水体面积的4.3%;桂林市两江四湖对改善中心城区的生态环境质量、缓解城市热岛现象发挥着重大作用。     

云和降水扰动对黄土高原半干旱草地辐射收支及能量分配的影响

地表辐射收支和能量分配对陆-气系统的反馈是气候模式中最重要的物理过程之一. 认识半干旱地区云和降水的扰动对辐射收支和能量分配的影响规律, 是提高数值模式中评估地表辐射收支和能量平衡参数化效果的关键环节. 利用兰州大学半干旱气候与环境观测站2008年的观测资料, 研究了云和降水的扰动对辐射收支各分量的削弱作用及对地表能量平衡的影响规律. 年平均结果表明, 多云状况可以作为年平均的气候背景; 云和降水对短波辐射削弱最强, 大气向下长波辐射随天空云量的增加而增强, 地表向上长波辐射随着云量的增加而减小, 净辐射占总辐射的比率受云和降水的影响较小. 季节平均结果显示, 短波辐射日积分量在生长季和非生长季均随云量的增加而降低, 生长季云和降水对短波辐射的削弱作用明显强于非生长季. 生长季, 晴天、少云和多云时向上长波辐射差异不大, 阴天时向下和向上长波辐射明显减小. 非生长季, 地表向上长波辐射受云和降水的影响较小, 日积分量变化不大, 向下长波辐射随云量的增多而增强. 地表反照率具有明显的日变化和季节变化, 冬季大, 秋季小; 地表反照率日变化呈不对称的“V”形分布. 生长季, 感热通量和土壤热通量随云量增多而减小; 潜热通量在晴天、少云和多云状况下随云量增多而增大; 阴天时受降水影响, 净辐射的严重削弱导致了潜热通量大大降低. 非生长季, 少云时净辐射日积分量最大, 晴天时的净辐射与多云和阴天状况接近; 感热和潜热通量随云量的增多而减小, 土壤热通量日平均积分值在非生长季为负. 生长季, 多云状况的能量闭合度最好, 能量不平衡差额占净辐射的3.9%; 阴天时最差, 不平衡差额占净辐射的16.8%; 晴天和少云状况不平衡差额约占净辐射量的7%. 非生长季受积雪影响, 能量不闭合差额明显大于生长季. 关键词： 半干旱草地 云和降水的扰动 辐射收支 能量平衡     

基于热红外光谱和微波反演地表温度的研究进展

地表温度(LST)是研究地表和大气之间辐射和能量交换以及区域和全球尺度地表物理过程的重要参数。卫星遥感技术在生态环境、水文、气象、地震、军事的应用研究,以及气候模式的辐射过程描述都需要获得准确的LST。光谱中的红外和微波对于探测LST发挥重要作用。文章综合分析了热红外波谱和微波遥感反演LST的研究进展,包括:利用热红外辐射温度表探测LST的方法,晴空条件下星载传感器的红外通道反演LST的单窗、分裂窗等反演方法,单通道和多通道算法,组分温度的反演方法,单通道多角度法和多通道多角度法,以及地表发射率ε特性研究等。微波可以全天候探测地表,文章分析了被动微波波段遥感反演LST的方法。并对这些方法的优缺点、适用性及应用前景进行了评述。     

Experimental study on the heat transfer characteristics of a new type flat micro heat pipe heat exchanger with latent heat thermal energy storage

An experimental energy storage system has been designed using a new type flat micro heat pipe heat exchanger that incorporates a moderate-temperature phase change material paraffin with a melting point of 58°C. The basic structure, working principles, and design concept are discussed. The heat transfer process during the charging and discharging of the heat exchanger under various operating conditions has been experimentally investigated. Results show that the performance of the new type flat micro heat pipe was steady and efficient during charging and discharging. The average thermal storage power and absorption efficiency have been determined to be approximately 537 W and 92.5%, respectively.     

黄土高原中部秋季干湿的年际和年代际环流异常特征及与海温的多尺度相关性研究

黄土高原地区作为气候敏感区和生态脆弱区地表干 湿状况的年际和年代际变化特征十分明显. 但以往主要是针对夏季进行分析, 而对黄土高原秋季干湿变化规律及大气环流机理的认识非常有限. 本文基于中国589站最近50 a (1961–2010年)月降水和气温月平均资料、NCEP/NCAR提供的再分析资料以及NOAA提供的海表温度(Sea Surface Temperature, SST) 资料, 运用带通/低通滤波、小波分析、EOF/REOF和回归分析等方法, 在对中国秋季干湿时空演化分类的基础上, 通过研究秋季黄土高原中部干湿演变周期、大气环流特征及与海温的多尺度相关关系, 以揭示影响黄土高原中部秋季干湿变化的物理机理, 并确定影响该区域干湿状况的前兆信号. 小波功率谱分析表明, 黄土高原中部秋季干湿指数存在准4 a和准8 a的周期, 1970–1990年准8 a尺度周期振荡尤为明显. 年际(周期≤ 8 a) 尺度上偏湿年的大气环流特征是, 欧亚大陆中高纬呈“双阻型”, 200 hPa西风急流显著北移, 日本海-鄂霍茨克海受反气旋控制, 其底部的偏东水汽输送带将水汽输入研究区. 年代际(周期 > 8 a)尺度上偏湿年的大气环流特征是, 东亚大陆为一致的低值系统; 200 hPa东亚副热带西风急流减弱北移, 研究区主要水汽来源由经孟加拉湾在中南半岛转向的南风水汽输送及中纬度的西风水汽输送组成. 整个序列上, Nino3区SST指数(Nino3I)超前5个月与秋季干湿指数已呈显著的负相关关系, 而孟加拉湾–中国南海SST指数(BayI)则超前3个月与干湿指数呈现显著的负相关关系. 年际尺度上, 秋季Nino3I, BayI均与秋季干湿指数存在显著相关(准4 a, 4–6 a), 而年代际尺度上, 只有BayI与秋季干湿指数存在显著相关性(准10 a). 黄土高原中部秋季干湿的年际和年代际周期的确定、大气环流异常特征的认识及与海温的多尺度相关关系的建立, 不仅揭示了影响该区域干湿变化的物理机理, 也为干旱气候预测提供了重要的前兆信号. 关键词： 黄土高原中部 干湿特征 海表温度 小波分析     

形状和原子数对纳米晶表面能的影响

确定了德拜温度与原子相互作用势的相互关系以及直角形纳米晶原子的平均配位数与形状和 原子数的关系.应用统计物理理论得到直角形纳米晶的表面能随温度、原子数和形状的变化 规律.以Ar纳米晶为例，讨论了形状和原子数对纳米晶表面能的影响. 关键词： 纳米晶 表面能 形状和线度     

供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响

为探究热泵供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响,保持室外环境温度15.5℃不变,调节热泵供水温度,测试冷却水流量、气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力、压缩机耗功量、系统制热量、气冷器热交换完善度、系统COP的变化情况。结果表明:供水温度由45℃升至85℃,气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力随之增加,冷却水流量随之减小。系统制热量增加了7.3%、气冷器热交换完善度下降了20.0%、系统COP下降了35%、压缩机功耗增加了65.1%。     

Experimental study on the phase change and thermal properties of paraffin/carbon materials based thermal energy storage materials

In order to enhance the thermal energy storage efficiency of phase change materials, in this paper, expanded graphite (EG), multi-layer graphene nanoplatelet (MGN), graphite powder (GP) and multi-walled carbon nanotube (MWCNT) as the effective heat transfer promoters in different mass fraction (0.1, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.5 wt.%) were added into the paraffin. The chemical properties, latent heat capacities, thermal conductivities and heat storage performances of paraffin and the composites were investigated. The results showed that the addition of EG, MGN, GP and MWCNT could increase the thermal conductivity of paraffin. At 20 °C, the thermal conductivity of the paraffin was increased by 61.04%, 51.2%, 12.18% and 10.22% with 2.5 wt.% EG, MGN, GP and MWCNT, respectively. In addition, with the same mass fraction, the heat storage and release time of the composite were 56.03% and 54.26%, respectively, shorter than that of paraffin when the additive was EG.     

Exact solutions for the flow of Casson fluid over a stretching surface with transpiration and heat transfer effects

The effects of transpiration on forced convection boundary layer non-Newtonian fluid flow and heat transfer toward a linearly stretching surface are reported.The flow is caused solely by the stretching of the sheet in its own plane with a velocity varying linearly with the distance from a fixed point.The constitutive relationship for the Casson fluid is used.The governing partial differential equations corresponding to the momentum and energy equations are converted into non-linear ordinary differential equations by using similarity transformations.Exact solutions of the resulting ordinary differential equations are obtained.The effect of increasing Casson parameter,i.e.,with decreasing yield stress(the fluid behaves as a Newtonian fluid as the Casson parameter becomes large),is to suppress the velocity field.However,the temperature is enhanced as the Casson parameter increases.It is observed that the effect of transpiration is to decrease the fluid velocity as well as the temperature.The skin-friction coefficient is found to increase as the transpiration parameter increases.     

E-Elman神经网络在冰蓄冷空调系统建模中的应用

冰蓄冷技术能够为空调系统带来显著的节能效果, 已广泛地应用在现代建筑当中, 准确的监测数据预测值有利于系统合理地运行; 针对实际冰蓄冷空调工程中的能源管理控制系统（energy management and control system, EMCS）数据采样周期较长所导致在系统制冰与融冰阶段数据不足的问题, 提出了一种改进的机组运行状况预测模型; 模型算法以数据变化趋势为依据, 在传统Elman中引入评价层以约束网络输出值, 增加计算针对性, 从而提高模型输出的准确性; 仿真结果表明, 此种建模方法解决了系统融冰与制冰阶段的数据突变及网络输出值局部最优解等问题, 与传统Elman网络结构相比, 其输出值更为接近测量值, 有效地提高了模型输出的真实性; 通过关联函数, 设计的模型对冷水机组的能源消耗也可起到预测作用, 进一步说明了其实用性。