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地球物理学报 2004年第04期杂志 文档列表

日面方位磁场扰动和行星际磁场螺旋结构549-554

摘要：本文采用球坐标下2.5维理想MHD模型,对日球子午面内方位磁场扰动的传播进行数值模拟,重点分析它对行星际磁场螺旋角的影响.本文认为,观测到的行星际磁场螺旋角大于Parker模型的预言值,是太阳表面不断向行星际发出同向方位磁场扰动的结果;太阳较差自转在太阳内部产生的方位磁场为这类扰动提供了源头.模拟结果表明,采用持续时间等于周期的十分之一、扰动幅度为103nT量级的正向方位磁场扰动,就可使1 AU处行星际磁场的螺旋角增加2°左右,与有关观测结果相符.模拟结果还表明,上述方位磁场扰动对日球子午面内的太阳风特性和磁场位形的影响基本上可以忽略.

2001年1月26日高纬磁层顶通量管事件的观测研究——空间电流密度计算及分析555-561

摘要：讨论了三种根据ClusterⅡ四颗卫星的磁场测量数据计算空间电流的方法及其误差,论证了这几种方法的内在一致性,并得到了完全相同的计算结果.进而依据ClusterⅡ磁场探测资料,计算了2001年1月26日多重磁通量管和FTE事件中高纬磁层顶边界层和磁鞘区的电流密度.结果表明,磁通量管内电流密度较大,可达到约10-8A/m2;计算精度较高,结果可靠.本文还应用最小方差分析法(MVA),发现电流方向与通量管的轴向基本一致;论证了电流MVA分析在研究通量管性质时的作用,同时提出了电流管的概念.

资源一号卫星星内粒子探测器与神舟二号X射线探测器对高能电子探测的比较分析562-570

摘要：利用资源一号卫星和神舟二号留轨舱上搭载的高能粒子探测设备对2001年2～6月同一时段内的资料进行了对比分析.神舟二号飞船X射线探测器的观测结果反映的空间高能电子的分布,表明在400km的较低高度上,地理纬度40°附近以及SAA地区也可以观测到数百keV的高能电子.资源一号卫星的探测结果显示了在800km高度附近,同一时段内若干兆电子伏特的高能电子的全球分布.后者出现的最低地理纬度和相应的经度位置则和前者是一致的,说明两个高度上高能粒子的分布仍然都受地磁场控制,粒子主要来源于地球辐射带.资源一号卫星高能粒子探测器的能挡与神舟二号飞船X射线探测器的能挡不同,彼此可以较好地补充.但由于神舟二号轨道倾角较低,全面的对比也受到一定的局限,在进一步深入分析现有资料的同时,可以在本文基础上设计更好的联合探测方案.

激发态氮分子N^＊2在电离层中的作用的模拟研究571-577

摘要：激发态氮分子N*2在电离层F区中起着重要的作用,它使F区占主导地位的O+离子的损失率增大,从而使该区的电子浓度减少.本文利用理论电离层数值模型,通过考虑与不考虑N*2的作用,对包括1990年6月、1997年5月、1998年5月以及2000年4月磁暴事件在内的时间区间的电离层响应情形进行模拟研究,并与实测结果进行对比.结果表明,N*2对电离层电子浓度的影响在太阳活动高年非常明显,在太阳活动低年虽有些影响,但效果并不明显,其程度远不如高年.在太阳活动高年,不仅是磁暴期间,在较宁静期间也必须考虑N*2的影响.而且,在考虑N*2的作用时,还与激发态振动温度Tv有关,在采用Tv=Tn(其中Tn为背景中性大气的温度)的简化处理时,所得结果与观测结果的符合程度不如对Tv进行精确计算时所得的结果好.模拟结果还表明,太阳活动高年,N*2作用的结果主要是使150km高度以上的F区电离层电子浓度减少,而对150km以下高度的电离层电子浓度则影响不大.另外,N*2基本不影响F2层峰高hmF2的值.

电离层GPS掩星观测反演技术578-583

摘要：在电离层局部地区球对称假设下,推导了利用双频和单频无线电掩星观测数据,反演电离层电子密度剖面的两种方法.双频反演的误差来自于载波相位的观测误差,单频反演误差则主要由伪距的观测精度决定.由于载波相位测量精度比伪距测量精度高两个量级,因此双频反演的精度一般比单频反演的高些.不过,两载波信号L1和L2之间的传播路径差异会给双频方法带来误差.利用三维射线追踪的程序模拟的无线电掩星数据来评估这些方法,结果表明,反演出的电离层剖面与给定的模式电离层非常吻合,验证了两种方法的可靠性和准确性.将这两种反演方法应用于处理实测的GPS/MET掩星观测数据,均能获取合理的电离层剖面信息.且单频方法得到的反演剖面与双频方法相当一致,这为利用LEO星载单频GPS接收机进行电离层掩星观测提供了理论基础.

大气流场的拓扑结构584-589

摘要：用简化的大气运动方程,定性分析了大气中几种常见天气系统流场的拓扑结构.研究表明,气旋反气旋流场与中心点附近的流形相对应;长波演化形成阻塞高压流场,与鞍点和中心点从合并到分离的流形相对应;台风和龙卷风的流场与三维空间中鞍-焦点附近的流形相对应.研究大气流场的拓扑结构,可以直观清晰地揭示大气运动的形态和形成机理,有助于认识大气运动的规律.文中讨论基于一定假设,结果与实际大气有差异,因而具有局限性.

全球变暖背景下东亚气候变化的最新情景预测590-596

摘要：在最新的SRES A2和B2温室气体排放情景下,利用国际上7个气候模式针对未来全球变暖的数值模拟结果,本文着重分析了东亚区域气候21世纪的变化趋势.研究揭示:中国大陆年均表面气温升高过程与全球同步,但增幅在东北、西部和华中地区较大,且表现出明显的年际变化;全球年均表面气温增幅纬向上大体呈带状分布,两极地区最为明显,并在北极地区达到最大;此外,21世纪后半段北半球高纬度地区的年平均强升温幅度主要来自于冬季增温.在21世纪前50年,温室气体含量的增加除在一定程度上会增加青藏高原大部分夏季降水量外,不会对中国大陆其余地区的年、季节平均降水量产生较大影响;但持续的温室气体含量增加将最终导致大陆降水量几乎是全域性的增加.

森林冠层和森林边界层大涡模拟597-603

摘要：在采用各向异性湍流动能闭合方案和3阶Runge-Kutta时间积分方案的大涡模式中,引入由森林冠层粗糙元造成的动量拖曳项、热量输入项和TKE耗散项,以模拟森林冠层和森林边界层的气象场.通过中性和不稳定层结条件下不同叶面积指数算例的模拟分析及与已有观测结果的比较表明,本文所建大涡模式对森林冠层和森林边界层有较好的模拟效果.进一步研究表明:不稳定层结条件下较稠密的森林冠层中特有的Kinking&Pairing湍涡结构与森林边界层中湍流的大涡运动相互作用,形成了森林冠层附近的温度斜坡型结构.

10112秒精度激光测距问题的理论研究604-609

摘要：随着空间大地测量技术观测精度的提高，需要激光测距理论模型适应目前和未来可预见的精度要求．本文基于激光测距的基本原理，给出了太阳系质心参考系(BRS)和地球质心参考系(GRS)中的相对论激光测距的理论模型，对两种激光测距模型中有关引力时延的量级进行了估计，并给出了完整而自洽的时间尺度和时空坐标变换的理论公式．根据最新的BRS和GRS系之间的时空坐标变换关系，在皮秒(10^-12s)的精度下，推导出了在GRS中适合于所有激光测距问题的相对论模型，同时扩展了IERS推荐的激光测距模型的适用范围．

海洋地壳辉长岩层中晶体颗粒大小随深度分布的初步探讨610-615

摘要：通过海洋地壳生成模型得到的典型快速扩张的太平洋中脊处海洋地壳内的热结构和速度场,推算出海洋地壳内的辉长岩层上、下组的成岩时间存在大于一个数量级的差异(成岩时间是指岩浆降温到某一指定温度时所经历的时间).并试图用这个结果来解释在Oman蛇绿岩套辉长岩层野外实际观测得到的结论:海洋岩石图底部的辉长岩的结晶颗粒大小的平均值要比浅部辉长岩结晶颗粒大小的平均值高出一个数量级.

强潮汐激发地震火山活动的新证据616-621

摘要：强潮汐与火山地震活动密切相关.天文资料表明,2000年6月到8月日本Izu半岛最活跃的火山地震活动正好处于天文大潮时期和日长变化最小值时期.在厄尔尼诺事件和拉尼娜事件发生前后,东西太平洋海面高度分别升降40cm,水均衡作用使洋壳反向升降13cm.由此形成的东西太平洋地壳跷跷板运动加强了强潮汐对地震火山活动的激发作用.

长江流域汛期降水集中程度和洪涝关系研究622-630

摘要：运用新定义的降水集中度和集中期分别讨论了我国长江流域不同地段汛期降水在时间和空间上的分布特征和变化规律.结果表明在对长江流域旱涝灾害研究方面,降水集中度和集中期能够定量地表征降水量在时空场上的非均匀性,提取出最大降水重心对应的时段,因此可以比较理想地分析旱涝灾害发生的基本特征及其形成机制.并且在长江中下游地区的降水集中度与东亚副热带季风之间存在着比较密切的联系.

上海GPS综合应用网对可降水汽量的实时监测及其改进数值预报初始场的试验631-638

摘要：分析了2002年夏季上海GPS综合应用网(简称SGCAN)的观测数据,实时处理中直接利用IGS(International GPS Service)超快速产品IGU(the Ultrarapid orbit of IGS)轨道,在长基线辅助下考虑海潮的影响,得到了可靠的可降水汽量(简称PWV)序列,监测结果与加密的Radiosonde观测比较,偏差为2mm左右.与MM5预报可降水量的比较说明GPS监测结果可以作为检验数值预报质量的工具之一.2002年夏季SGCAN监测的PWV时空变化过程反映了长江三角洲地区从西南到东北的详细入梅雨过程和特点,以及整个梅雨季节雨带在江淮地区来回摆动的情况.一小时雨量与GPS/PWV锋值的对应关系统计表明GPS/PWV对雷暴雨具有一定的短期预报特性.利用Cressman分析方法把GPS/PWV插值到中尺度数值预报模式初始场的各个格点上,改进了数值预报初始湿度场的精度,提高了中尺度数值预报的准确性,反映了GPS/PWV促进雷暴雨数值预报能力的潜力.

长江中游地区洪泛沉积物与正常河流沉积物磁组构特征对比研究639-645

摘要：在地层剖面中,洪泛沉积物与正常的河道沉积物的沉积学特征非常相似,仅靠沉积学特征很难将两者区分.为了识别古洪灾事件,因而从环境磁学角度建立两种沉积物的识别标志是非常必要和有意义的.本文通过对1998年长江簰洲湾溃口扇及其附近的长江现代河漫滩沉积物进行磁组构参数测量和对比分析,并结合长江下游河漫滩沉积物的磁组构参数特征,揭示出长江中游正常河流沉积物与河流溃口沉积物的磁组构参数特征具有明显的不同,并且它们与沉积时的沉积环境有着密切的关系.因此,对长江中游地区沉积物磁组构参数的测试及磁化率各向异性量值椭球体形态的研究,是目前分辨洪泛沉积物和正常的河道沉积物的一个较有效的方法.

利用宽角反射／折射和深反射探测剖面揭示三河—平谷大震区深部结构特征646-653

摘要：利用三河-平谷8.0级大震区实施的深地震反射剖面与宽角反射剖面探测方法获得的结果进行了综合研究和解释.结果表明:两种探测方法给出的地壳基本分层是一致的,在三河-平谷大震区上地壳的埋深为21～23km,莫霍界面的深度为36～37km;该地区基底结构起伏变化较大,浅部断裂发育,在确定的数条断裂构造带中夏垫断裂是一条特征明显、深浅共存的断裂构造带;震源区周围差异明显的速度异常结构和特殊而复杂的地质构造环境意味着这些部位是发生大地震的有利部位;该地区莫霍界面起伏变化和较厚的反射叠层以及局部复杂的楔形反射带的存在等现象表明,该地区地壳结构发生过强烈的挤压、变形,同时也反映出岩浆活动对下地壳结构进行了物质的和结构的强烈改造,从而构成了该地区复杂的地壳深部结构,可将其视为三河-平谷8.0级大地震孕育和发生的深部要素.

中国大陆及邻区现代构造应力场分区654-662

摘要：以"中国大陆地壳应力环境基础数据库"资料为基础,总结了中国大陆及邻区现代构造应力场的基本特征,提出了划分构造应力分区的原则,将中国大陆及邻区现代构造应力场划为四级应力区.指出一级构造应力区主要受板块边界的几何特征和作用在边界上的力所控制,应力作用在大范围和长时间内保持均匀和稳定;二级构造应力区受控于区域块体间的相互作用,在较大区域范围内应力作用具有较强的相关性;三级构造应力区受控于区域内部块体间的相互作用,在一定区域范围内应力结构具有相似性;四级构造应力区受控于块体和断裂相互作用的影响,其应力性状(方向、强度、结构等)一致性较好.论文还初步分析了控制中国大陆及邻区现代构造应力场分布的动力学环境.

球管孔隙模型的核磁共振（NMR）弛豫特征及应用663-671

摘要：将岩石孔隙归结为由毛细管和球形孔组成的孔隙系统,提出孔隙球管孔隙模型.岩石孔隙按大小分组后,每一组孔隙的氢核弛豫时间可以用球管孔隙模型计算.将此弛豫时间作为反演T2分布的时间控制点,反演岩芯的核磁共振弛豫信号.研究表明,T2分布与特定的孔隙结构相联系.使用不同结构的球管孔隙模型,可以使反演T2分布最大限度地拟合弛豫信号,此时的球管模型以最近似的方式模拟了岩芯的孔隙结构.使用球管模型对实验室核磁共振资料进行了处理,对比压汞分析得到毛管力分布数据,结果证明球管孔隙模型描述了岩石孔隙的弛豫特征,而且,岩石特定孔隙结构的弛豫特征与孔隙流体有关.

循环荷载下饱和岩石的滞后和衰减672-679

摘要：通过对饱和砂岩和大理岩的循环荷载实验,分析了饱和岩石在循环荷载下的应力-应变滞后回线、瞬时杨氏模量、泊松比的"X"形变化曲线,以及杨氏模量随应变振幅的增加而减少等滞后现象,并分析了施加外力的应变振幅对衰减的影响,认为岩石在循环荷载作用下的衰减与应变振幅成正比,提出的衰减b值反映了岩石在循环荷载作用下衰减的程度.岩石的衰减和滞后存在密切的关系,通过饱和岩石的宏观行为,探讨了饱和岩石在循环荷载下的滞后和衰减现象的微观机理,认为孔隙流体流动在岩石的滞后和衰减中起着重要作用,岩石内部的颗粒接触粘合和黏滑摩擦可能是孔隙岩石在循环荷载作用下产生滞后和衰减的原因.