强对流降水过程动力因子分析和预报研究

利用对流涡度矢量垂直分量,湿热力平流参数和波作用密度等动力因子对2009年7月8日发生在我国华北南部地区的强对流降水过程进行诊断分析,结果表明,这些动力因子能够综合描述降水系统水平风场垂直切变,涡度扰动以及位温平流和广义位温(及其扰动)的经向梯度等动力学和热力学特征,在降水区对流层中低层表现为强信号,在非降水区表现为弱信号.利用美国NCEP/NCAR 0.5度GFS的6 h,12 h,18 h和24 h预报资料计算分析2009年6月2日至10月1日动力因子对观测降水的指示预测作用,结果表明,动力因子对观测关键词：对流涡度矢量垂直分量湿热力平流参数波作用密度     

一次强云对地闪电首次回击过程的光谱分析

利用无狭缝光栅摄谱仪, 获得了一次强云对地闪电首次回击过程400～600 nm范围的光谱, 将原子结构的理论应用于闪电光谱的研究, 用多组态Dirac-Fock方法, 计算了有关光谱线的波长﹑振子强度以及相应的激发态能量等参数, 并重新辨认了波长为419.0和425.3 nm的谱线. 结合相应的光谱跃迁参数和电学观测资料对试验光谱进行了分析, 并发现, 回击通道的光谱结构及特性与闪电放电的强度密切相关, 在强闪电回击过程中, 激发能量较高的OⅡ离子谱线增强. 根据光谱特征推断, 强闪电回击通道的峰值温度应高于过去的估算值.     

台风莫拉克(2009)暴雨过程中位势切变形变波作用密度诊断分析和预报应用

在水平风场切变形变的基础上引入物理量——位势切变形变, 把水平风场的垂直分量和切变形变与广义位温的空间梯度结合起来. 该物理量的二阶扰动被定义为波作用密度, 在局地直角坐标系中推导了能够描述中尺度扰动系统发展演变的波作用方程. 对2009年登陆台风莫拉克引发的暴雨过程进行诊断分析, 结果表明, 台风中心区切变形变向涡度的转化显著, 该转化通过纬向风的经向梯度实现. 纬向风速的经向梯度与广义位温垂直梯度的耦合引起位涡和位势切变形变之间的转化, 以至于位势切变形变和位涡的异常值区分别位于台风环流的外侧和内侧. 波作用密度因能够描述水平扰动风场的垂直切变和切变形变以及凝 结潜热函数扰动梯度而与观测降水联系紧密. 相关统计分析表明, 2009年夏季波作用密度与6 h观测降水存在明显滞后相关性, 对未来6 h降水有一定的指示意义. 另外, 波作用密度通量散度和扰动非地转风位涡是影响波作用密度局地变化的主要物理因素. 基于波作用密度与观测降水的良好相关性, 建立了波作用密度暴雨预报方程. 2009年登陆台风\"苏迪罗\", \"天鹅\", \"莫拉菲\"和\"巨爵\"的暴雨预报个例分析和长时间序列的ETS评分计算表明, 波作用密度对台风暴雨具有较好的预报效果, 其预报降水能力略优于美国全球预报系统(GFS)的直接降水预报.关键词：位势切变形变波作用密度波作用通量散度台风暴雨     

高压烧结镀Cr、Ti膜金刚石/铜复合材料热导率研究

采用磁控溅射方法,在金刚石表面镀覆活性金属Cr膜和Ti膜,在高温高压下合成了镀活性金属膜金刚石/铜复合材料。实验发现,活性金属的加入增强了金刚石与铜界面间的结合强度,减少了界面热阻,提高了复合材料的热导率。复合材料热导率随着金刚石体积分数的增加而降低,随着金刚石的粒度增大而提高。这主要是由界面热阻引起的,可以通过增大金刚石粒度和改善界面状态来提高复合材料热导率。     

A continuum thermal stress theory for crystals based on interatomic potentials

This paper presents a new continuum thermal stress theory for crystals based on interatomic potentials.The effect of finite temperature is taken into account via a harmonic model.An EAM potential for copper is adopted in this paper and verified by computing the effect of the temperature on the specific heat,coefficient of thermal expansion and lattice constant.Then we calculate the elastic constants of copper at finite temperature.The calculation results are in good agreement with experimental data.The thermal stress theory is applied to an anisotropic crystal graphite,in which the Brenner potential is employed.Temperature dependence of the thermodynamic properties,lattice constants and thermal strains for graphite is calculated.The calculation results are also in good agreement with experimental data.     

高温高压下榴辉岩和玄武岩热扩散系数的测量

榴辉岩和玄武岩是大洋消减带最重要的组成部分,研究其在高温高压条件下的导热性质有助于了解消减带的岩石圈热结构和消减带动力学。以瞬态平面热源法为基础开展高温高压实验,测量了榴辉岩和玄武岩在1.0和2.0GPa、278~973K的热扩散系数。结果表明,二者均随温度的升高而减小;在278K、1.0GPa下,榴辉岩的热扩散系数比玄武岩高约30%,热导率比玄武岩高约50%。在消减板块的深度剖面上,上部玄武岩的导热能力弱,阻碍俯冲板块与周围热的地幔之间的能量交流,使俯冲板块保持冷的、坚硬和脆性,这种特性使应变积累并最终导致破裂和地震的发生;俯冲板块的下半部分,玄武岩-榴辉岩的相变使俯冲板块与周围环境的温差减小,有利于当地的动力学稳定。

     

气动加热下高温陶瓷材料内的瞬态耦合换热

采用控制容积法结合蒙特卡罗法与谱带模型,数值模拟了气动加热下高温陶瓷内的辐射与导热瞬态耦合换热.分析了冷却边界条件、各向同性散射和表面特性对高温陶瓷内瞬态温度分布的影响.结果表明,高温下陶瓷内的辐射换热作用十分明显,陶瓷材料的表面特性对瞬态温度分布影响很大,各向同性散射也有明显影响.     

高温高压下岩石热扩散系数的测量：以玄武岩为例

高温高压下矿物和岩石的热传导性质是了解地球内部动力学机制、层圈温度分布和地球热演化历史的重要参数。高温高压下原位测量矿物和岩石的热扩散系数具有重要的地学意义,但是在国内这方面的研究还处于空白阶段。以YJ-3000t紧装式六面顶压机为平台,搭建了高温高压下原位测量岩石热扩散系数的装置,并分别在0.5和2.0 GPa、20~500 ℃条件下测量了玄武岩的热扩散系数。外推至常压高温下的结果与常压高温下采用LFA427激光热导仪测量的结果符合得较好,说明该装置可以用于测量高温高压下岩石的热扩散系数。