中层大气静力稳定性减弱趋势——历史火箭探空数据分析

大气静力稳定性参数Brunt-Vaisala频率反映了以温度垂直梯度为代表的大气整体结构的特征. 全球增暖背景下, 学术界对中层大气静力稳定性的响应形式还相当缺乏了解. 利用历史火箭探空资料, 考察了1962–1991年期间从赤道到北半球中纬度地区中层大气静力稳定性(Brunt-Vaisala频率的平方, N²)的长期趋势. 结果表明, 对于选取的6个典型站点, 在平流 层上部到中间层中部区域(48–60 km), 所有站点大气静力稳定性一致呈现显著减弱的长期趋势. 48–60 km整层平均N²长期趋势统计结果表明, 在两个热带站点, N²长期趋势一致, 每十年减小0.11×10^-4 s^-2; 随着纬度增加, 在从22°N (Barking Sand 站)向38°N (Wallops Island 站)过渡的区间内, N²趋势从-0.16×10^-4 s^-2/decade增强到-0.22×10^-4 s^-2/decade.     

铝基碳化硼材料中子屏蔽性能的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法, 运用MCNP4C程序研究了碳化硼含量20%–40%、中子能量200 eV–15 keV、材料厚度0.3–2 cm对B₄C/Al复合材料中子屏蔽性能的影响. 结果表明: 碳化硼含量与中子透射系数呈一次线性下降关系; 同含量的碳化硼, B₄C/Al材料的中子屏蔽效果要大大优于聚乙烯碳化硼材料; 在等厚度条件下, 模拟试样B20等的中子屏蔽效果要优于水、铜、混凝土等常规屏蔽材料; 材料厚度与中子透射系数呈指数下降关系, 且单位厚度的增加对中子透射系数改变很大; 含硼量对热中子透射系数影响很大; 在热中子能区, 中子每单位能量的变化对中子透射系数改变较大; 在慢中子能区, 中子每单位能量的变化对中子透射系数改变很小. 关键词： 中子透射系数 蒙特卡罗 铝基复合材料 碳化硼     

GPS/LEO无线电掩星开环反演技术

在低对流层,传统的闭环模式容易造成较大的信号追踪误差. 开环模式通过内部或外部方式消除导航资料调制(navigation data modulation, NDM)对大气反演的影响,能够准确地恢复信号的相位. 内部和外部方式的区别是,前者通过信号相邻采样的内在联系移除NDM, 后者利用卫星导航位元数据进行处理. 通过内部和外部两种方式处理COSMIC (constellation observing system for meteorology, ionosphere and climate)掩星数据,利用全谱反演方法获得弯曲角,通过Abel积分变换计算折射率. COSMIC掩星个案分析表明,在低对流层,内部方式可能会导致信号的半周跳现象, 从而造成反演的折射率出现误差. 分别用上述两种方式对2007年第71天至73天共约3130个COSMIC掩星开环数据进行处理. 将折射率反演结果与ECMWF(european centre for medium-range weather forecasts)分析场资料进行统计比较,结果显示:外部处理方式的探测深度比内部方式低100 —200 m. 在热带的3 km以下,内部方式具有比外部方式稍大的折射率负偏差. 因此,外部方式能够得到比内部方式略优的反演结果.     

近海台风对中国东部夏季降水的贡献

目前汛期预测主要针对季风系统形成的降水, 而对台风等热带系统的影响并未考虑, 其主要原因是台风是一个剧烈的天气尺度过程, 与短期气候预测尺度并不匹配, 因而无法进行考虑. 这也成为提升汛期预测技巧的一个制约因素. 针对这样的问题, 本文从气候的角度, 提出一个能较为客观地衡量台风对夏季降水影响强弱的指数––台风影响指数. 利用1960–2011年中国东部站点降水资料及中国气象局上海台风所整理的热带气旋资料, 从月、季尺度对中国夏季台风影响强弱变化特征进行分析, 探讨台风对东部地区夏季降水的贡献. 结果表明: 1)台风从6月至8月呈增强的趋势, 6月份最弱, 7月份居中, 8月份最强; 2)从台风降水及占总降水的比例分布来看, 纬向呈东部高西部低, 经向呈从东北地区至华南地区依次增大的趋势, 长江以南地区台风降水量占夏季降水量的比重可达10%以上, 7, 8月份东南沿海地区的台风降水量最大可达100 mm以上, 可达当月总降水量的40%; 3)台风影响指数与夏季降水的相关表明, 台风对中国东部降水的影响具有时、空差异性, 6月份与华南地区呈负相关, 7 月份与东南沿海地区呈正相关, 而与长江中下游地区呈负相关; 8月份与华南、华北地区呈正相关、与长江中下游地区呈负相关. 这主要是由台风、夏季风和西北太平洋副热带高压共同影响的. 关键词： 台风影响 东部 夏季降水 贡献     

登陆我国大陆热带气旋的纬度分布特征

登陆点位置是热带气旋研究的重要课题.为消除因资料单一产生的误差, 本文采用1951-2010年中国、美国、日本三套热带气旋最佳路径资料, 分析了登陆我国大陆热带气旋频数的年际变化规律, 并研究了登陆纬度的分布和变化特征. 本文以总结三套资料一致反映的现象为主, 得到以下一些有意义的结果: 从总体上看, 中国资料集内的登陆频数比其他两套资料平均每年约多1个. 1970年后三套资料的登陆频数基本保持不变, 登陆纬度有较一致的北移, 而1970年前两者在三套资料内的变化不太一致. 从单位纬度登陆频数上看, 登陆数绝大部分集中在北纬30° 以下, 且总体上随纬度增加而减少, 其中北纬21°-23° 登陆数偏多, 北纬20°-21° 和北纬23°-24° 登陆数偏少.     

乏燃料贮运用铝基碳化硼复合材料的屏蔽性能计算

采用蒙特卡罗方法, 利用MCNP程序计算了在中子能量为0.5–20 MeV, ²³⁵U核热中子裂变源条件下, 厚度为3–9 cm、碳化硼含量5%–15%的铝基碳化硼复合材料在空气、水、200–1400 ppm (1 ppm=10^-6) 硼酸溶液介质中的中子透射系数. 结果表明: B₄C/Al复合材料的透射系数随碳化硼含量和材料厚度的增加而减少, 随中子能量的升高而增大, 而硼酸浓度的改变对中子透射系数影响不大. B₄C/Al复合材料在水中比硼酸中更能发挥其屏蔽效果, 在空气中屏蔽特性显现出“反转”现象, 中子能量高于5 MeV时透射系数几乎没有变化. 在裂变源条件下的B₄C/Al复合材料中子透射系数均比稳定源20 MeV 低. 介质的中子屏蔽效果是硼酸溶液>水> 空气, 水介质的中子透射系数与介质厚度呈指数下降关系, 裂变源和稳定源条件下分别近似为e^-0.71x和e^-0.669x, x为厚度(cm). 关键词： 蒙特卡罗 乏燃料设备 中子吸收材料 4C/Al')" href="#">B₄C/Al     

温度相关的微波频率下氯化钠水溶液介电特性

针对NaCl水溶液(0.001–0.5 mol/L)介电特性, 实验调查了频率(200–6.25 GHz), 温度(293–353 K)、 浓度相关复介电常数. 结果表明: 频率增大的过程中虚部呈逐渐减小的趋势, 高温使离子扰动增大, 破坏了溶液内部水分子四面体结构和氢键构象而使介电常数实部减小. 与纯水相比, 溶液的损耗角正切在高温353 K低频区下降明显. 同时发现2.45和5.8 GHz的复介电常数随温度变化的温度窗效应, 温度窗效应导致微波加热时耗散功率的振荡变化, 温度分布不均匀现象在实验中得以证实. 关键词： 微波 复介电常数 介电特性 高温探头     

近海边高空光学湍流的探空测量与模式比较

 用自行研制的探空仪测量了近海边高空湍流廓线。探空气球携带微温传感器以4 m·s-1速度上升至20 km测量大气湍流，微温传感器附加在59型气象探空仪上，可同时测量垂直空间分辨率为30 m的气压、温度和湿度以及折射率结构常数。运用Tatarskii公式计算了高空湍流外尺度，分析了边界层湍流和自由大气层湍流特征。与AFGL AMOS模式、Hufnagel模式以及北京天文台兴隆站的探空拟合曲线进行的比较发现，海边测量的高空湍流强度比其它模式大2个量级，折射率结构常数随高度从表面层较大值以近似相同的递减率缓慢地减小，对流层顶附近没有出现较强的湍流区，外尺度测量值小于30 m，并得到外尺度的拟合曲线。     

COSMIC掩星电离层资料反演以及结果验证

通过COSMIC掩星电离层观测资料L1和L2相位组合,得到相对总电子含量TEC;利用非掩星的辅助观测数据校正TEC,消除LEO卫星高度以上的TEC部分;在电子密度局部球对称假设和信号直线传播的近似下,通过Abel积分变换可以得到电子密度垂直廓线.将2007年度中与电离层测高仪站点经度差小于10°,纬度差小于2°的4903个COSMIC掩星电离层资料与相对应的电离层测高仪数据进行比较,F₂层的临界频率f₀F₂的标准差约为059 关键词： COSMIC GPS/LEO掩星 电离层测高仪 电离层反演     

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     

AIRS与COSMIC反演大气温湿廓线比较

将福卫三号星系计划(COSMIC)气象、电离层及气候卫星探测系统、大气红外探测器(AIRS)反演的大气温度和湿度廓线与时间、空间匹配的欧洲中心中期天气预报(ECMWF)、美国环境预报中心(NCEP)分析值和无线电探空观测值进行比较, 结果表明, COSMIC具有垂直分辨率高、全天候的观测特点, 反演的大气温度和湿度廓线相对于AIRS而言与无线电探空观测值更接近, 能提供大气廓线的更精细结构, 但受掩星事件发生时所能探测最低高度的限制, 不能得到该高度以下的大气信息。AIRS在晴空时大气温湿廓线反演精度较高, 但受云天的限制, 在云层以下, 反演精度就大大降低。     

steadiness of the upper winds up to 100 hPa over Turkey between 1980 and 1984

Summary Turkish radiosonde data obtained at the meteorological stations in Istanbul, Ankara and Izmir have further been analysed in order to study the steadiness of the upper winds for the seven pressure levels from 1000 hPa to 100 hPa between 1970 and 1984. The computed standard deviations (σ_u, σ_u) of the zonal and the meridional wind components were employed in order to furnish a measure of the total kinetic energy of the wind perturbations. The results revealed a marked seasonal difference. The winds in the troposphere over Turkey are found to be steady, in particular, in summer. This confirms the extent of the subtropical jet stream over Turkey in summer.     

热带海洋与中低纬大气相互作用的信息传输特征分析

基于传递熵概念和方法定义气象场的信息源特征度、信息汇特征度和信息传输平衡特征度.使用海表温度和高度场资料计算海气相互作用过程中的信息传递.侧重分析赤道中东太平洋(20?S-20?N,170?E-100?W)与热带地区、北半球和南半球中高纬度地区大气之间的信息传递,给出信息传递的区域和全球分布特征;并提取海表温度指数和高度场指数分析赤道中东太平洋与大气信息传递特征的季节变化和年代际变化.研究结果表明,海洋信息源主要分布在热带地区,大气信息汇主要分布在中纬度地区,从热带地区到中纬度地区,海洋对大气的强迫作用在减弱,而大气对海洋的强迫作用在增强;不同区域不同层次的高度场对赤道中东太平洋海表温度有着不同的响应,热带中东太平洋上空高度场最大延迟为4个月.欧亚大陆中部上空和北美大陆上空高度场均随时间延迟呈现波动性变化:欧亚大陆中部上空高度场随时间延迟呈现增强的趋势,而北美大陆上空高度场随时间延迟呈现减弱的趋势.海表温度指数对热带中东太平洋上空850 hPa和欧亚大陆中部上空500 hPa高度场指数的传递熵以2000 s最弱,而海表温度指数对北美大陆上空700 hPa高度场指数的传递熵以2000 s最强.表明不同年代际背景下不同区域大气对赤道中东太平洋海表温度异常的响应是不同的.然而不同季节的响应却十分相似:冬季最强,秋季次之,春季再次,夏季最弱.     

Global features and trends of the tropopause derived from GPS/CHAMP RO data

The global characteristics and trends of the tropopause physical parameters,height and temperature,obtained from the GPS/CHAMP radio occultation(RO) data in the period from Jul.2001 to Oct.2008,were modeled and analyzed in this work.The global distribution and variation of these parameters with latitude were estimated and analyzed using the Empirical Orthogonal Function(EOF),which was introduced to reveal the possible relationship between the tropopause variations and global climate change.The tropopause he...     

The behaviour of the cosmic-ray equatorial anisotropy inside fast solar-wind streams ejected by coronal holes

Summary The cosmic-ray equatorial anisotropy inside broad high-speed solar-wind streams ejected by coronal holes,i.e. in quasi-stationary condition, is analysed over the years 1973–1974. From the beginning to the end of the stream the amplitudes of the first and second harmonics of the anisotropy are found to decrease remarkably by factors 2.5 and 2.0, respectively, while the phases do not show systematic variations. The development of the stream structure in the interplanetary space together with the Parker theory on the diurnal anisotropy in stationary condition give a plausible explaination for the large variation observed in the first harmonic of the anisotropy. The behaviour of the second harmonic is tentatively interpreted in the light of current theories. To speed up publication, the authors of this paper have agreed to not receive the proofs for correction.     

Simple relationships for determining the asymmetry of solar rotation

The rate of rotation of the solar atmosphere is determined under the condition that the rate of rotation in one hemisphere (for example, in the northern one) at latitudes of 0, 30, 45, and 60° is known. Three symmetric (about the equator) and two asymmetric rotational modes are taken into account in the calculation, and the reasons why the lowest mode of asymmetric rotation may remain unexcited in the solar convective zone are discussed. A solution with a minimal asymmetry of rotation about the equator turns out to be of practical interest. In this case, the mean rate of solar rotation as a decreasing function of latitude, as well as the parameters of one subsurface high-latitude rapidly rotating flow, are in good agreement with the observations; however, the theory also predicts peaks in the latitude dependence of the rate of rotation. It is assumed that the peaks smooth out due to torsional waves present in the solar convective zone.     

Velocity and ejector-jet assisted differential pumping: Novel design stages for environmental SEM

Velocity and ejection pumping are proposed as novel evacuation techniques to assist the static differential pumping already in use in the environmental scanning electron microscope. The gas velocity (or momentum) that accompanies the supersonic jet stream formed through the first pressure limiting aperture is used to initially force the gas out of the system by placing the second pressure limiting aperture at an optimum position in the gaseous jet. By this method, the gaseous particle thickness between the two apertures is minimised and the required pumping speed of the first evacuation stage is also reduced to an absolute minimum. A further improvement is achieved by inserting an appropriately shaped baffle between the two apertures, which shields the second aperture from the gas jet of the first and acts as an ejector-jet pump. The gas leak rate through the second aperture is maintained at an acceptable low level by both systems, even below the static leak rate level when the ejector-jet design is used, in particular. The result of either method has a double benefit, namely, the electron beam loss in the intermediate pumping stage is minimised together with a reduction of pump speed requirements. This translates to best instrument performance and minimal manufacturing costs.     

EquatorialE region electric fields — longitudinal differences in diurnal reversal times

The times of reversal of east-west electrostatic field in the ionosphere near the equator in the Indian zone have been estimated from the measurements of ionospheric drift at Thumba. The reversal of electric field in the morning from westward to eastward is delayed with respect to the sunrise at 100 km by 1.5 hr during winter and by about 3 hr during summer months. The reversal in the evening from eastward to westward occurs around 2100 hrs,i.e., well after sunset during winter months and around 16–17 hrs,i.e., well before sunset during summer months. The electric field in the American zone is known to reverse 1–2 hr after the sunrise and sunset at 100 km; the duration of daytime eastward electric field varies with season between 12 and 16 hr. In the Indian zone, duration of the eastward field during the J months is only 8 hr. These longitudinal differences in the reversal times of electrostatic field are suggested to be the cause of longitudinal differences in the equatorial ionosphere,viz., high incidence of blanketing sporadicE layer in the Indian zone and the longitudinal differences in the occurrence of spreadF.     

First measurements of the HCFC-142b trend from atmospheric chemistry experiment (ACE) solar occultation spectra

The first measurement of the HCFC-142b (CH₃CClF₂) trend near the tropopause has been derived from volume mixing ratio (VMR) measurements at northern and southern hemisphere mid-latitudes for the 2004–2008 time period from spaceborne solar occultation observations recorded at 0.02 cm⁻¹ resolution with the ACE (atmospheric chemistry experiment) Fourier transform spectrometer. The HCFC-142b molecule is currently the third most abundant HCFC (hydrochlorofluorocarbon) in the atmosphere and ACE measurements over this time span show a continuous rise in its volume mixing ratio. Monthly average measurements at northern and southern hemisphere mid-latitudes have similar increase rates that are consistent with surface trend measurements for a similar time span. A mean northern hemisphere profile for the time span shows a near constant VMR at 8–20 km altitude range, consistent on average for the same time span with in situ results. The nearly constant vertical VMR profile also agrees with model predictions of a long lifetime in the lower atmosphere.     

无线电掩星滑动频谱方法和后传播方法的分析比较

本文详细介绍了滑动频谱方法,并通过模拟仿真和实测资料处理与后传播方法进行比较. 通过对模拟仿真信号反演发现:后传播方法和滑动频谱方法均能削弱大气多路径的影响,后传播方法在一定程度上优于滑动频谱方法;在模拟信号的相位中加入高斯噪声对后传播方法影响不大,但对滑动频谱方法影响较大,尤其在边界层以下. 分别用后传播方法和滑动频谱方法对2007年第71天至73天共约4500个COSMIC掩星数据进行处理. 将折射率反演结果与ECMWF分析场资料进行统计比较,结果显示:滑动频谱方法反演的掩星廓线深度大于后传播方法;后 关键词： GPS/LEO掩星 多相位屏模型 后传播方法 滑动频谱方法