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地球物理学报 2005年第03期杂志 文档列表

利用射线追踪研究电离层扰动465-470

摘要：基于返回散射探测的电离层扰动电离图,本文建立了一个新的对称的准余弦电离层扰动数学模型.基于这种模型,利用HF射线追踪技术合成了HF电离层返回散射电离图,并利用迭代的技术拟合了高频返回散射设备探测的电离层扰动电离图的Pmin-f曲线(Pmin为最小时延,f为工作频率),从而推断了沿探测路径电离层扰动区域的位置及大小,扰动的临界频率波动的幅度.最后基于这种电离层扰动模型,利用射线追踪技术描述了不同电离层扰动参数下的电波传播情况,研究了其天波传播的跳距、覆盖区域的大小及射线"俘获"等.

高纬电离层气候学特征研究——EISCAT雷达观测及与IRI模式的比较471-479

摘要：利用1988～1999年欧洲非相干散射EISCAT(European Incoherent Scatter)雷达观测数据,对不同太阳活动周相、不同季节的极光椭圆区电离层F区电子密度进行统计分析,研究其气候学特征,并与IRI-2001模式比较.EISCAT观测到的电子密度显示出显著的太阳活动高年"冬季异常"和太阳活动低年半年变化等现象.EISCAT实测电子密度随时间和高度的平均二维分布和500km高度以下总电子含量TEC,从总体来看与IRI-2001模式预测结果符合较好.但高年在TEC达到最大值前后,IRI-2001模式预测的电子密度高度剖面与EISCAT观测结果有显著差别:F2峰以上IRI-2001模式预测的电子密度过大,造成TEC明显高于雷达观测值.另外,在太阳活动下降相,EISCAT观测显示出明显的半年周期季节变化特征,但IRI-2001模式未能预测出此下降相季节变化.

时变的准三维“红闪”电场模式研究480-486

摘要：利用数值模拟的方法,研究了雷暴放电后,由雷暴电荷、感应电荷和晴天大气的背景电荷共同产生的准静电场(Quasi-electrostatic field,简称QEF)的时变过程,以及准静电场对中性大气的加热和电离.结果表明:在考虑电离层电势和晴天大气背景电场的影响后,时变的准三维的准静电场(QEF)模式能较好地解释"红闪"(Red sprites)的时空特征,特别是能模拟出"红闪"中的一种--"闪晕"(sprite halo)向上弯曲的空间结构.

Ferrel环流之新解487-492

摘要：由于Ferrel环流与中高纬度存在强盛的西风带这一现代大气观测手段所证实的事实相悖,对其是否存在,及其环流形态一直存在着很大的争议.本文利用1998～2003年的NCEP/NCAR(National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心)再分析资料(1.0°×1.0°,经/纬度网格),根据北半球夏季(6～8月)太平洋地区(0°～60°N;160°E～120°W)的三维风场的基本特征,分析了北半球夏季太平洋地区平均经圈环流,特别是Ferrel环流的特征,发现Ferrel环流具有与已往研究不同的性质,并在此基础上提出了Ferrel环流新的概念模型,与过去的经典的环流概念模型相比能较好地描述高低空环流的基本特征,同时在考虑地球自转效应下,能够完满地解释中高纬度西风带的维持.

大气边界层湍流的动力非平稳性的验证493-500

摘要：首次用验证时间序列中是否存在动力非平稳性的一种简单图示方法--space time-index法来分析大气边界层湍流的动力平稳性特征.本文以取自淮河流域和威斯康星森林下垫面条件下的三维高精度风速和温度、湿度湍流脉动资料对大气边界层湍流的平稳性特征进行了分析.结果表明space time-index方法能有效地检验大气边界层湍流信号中是否存在动力平稳性.另外,均匀下垫面条件(水稻田)及复杂下垫面条件(森林)下的大气边界层湍流信号中几乎都存在动力非平稳性,大气湍流动力学非平稳性可能是边界层湍流信号相当普遍具有的一种特性.大气边界层湍流中的间歇性和相干结构使得其非平稳性图形的特征不同于一般时间序列非平稳性图形的"V"型特征;森林下垫面条件下的湍流信号比相对均匀下垫面(水稻田)下的湍流信号更有组织性,相干结构更强.

El Nino演变不同阶段东亚大气环流年际异常型的数值模拟501-510

摘要：给定1948～1999年逐月变化的全球观测的海表温度分布,使用全球大气环流模式(CCM3/NCAR)模拟了大气对海表温度变化的响应,利用SVD和合成检验方法,分析了El Nino发展阶段夏季、成熟阶段冬季以及衰亡阶段夏季东亚大气环流的年际异常型.结果表明:El Nino发展阶段夏季,中国东北、朝鲜半岛以及日本海附近为高度负异常中心,西太平洋副高偏弱、偏东,东亚夏季风增强;El Nino成熟阶段冬季,东亚大槽加强,东亚北部冬季风加强;El Nino衰亡阶段夏季,西太平洋副高偏强、偏南、西伸,东亚夏季风减弱;El Nino事件在其衰亡阶段夏季与东亚大气环流异常的关系最紧密,其次是成熟阶段冬季,最后是发展阶段夏季.模拟的El Nino演变不同阶段东亚大气环流年际异常型易于解释以往研究中观测分析揭示的由El Nino造成的我国东部气温和降水异常型.

华北降水年代际、年际变化特征与北半球大气环流的联系511-518

摘要：利用美国NCEP再分析月平均资料及我国华北地区26个测站月降水资料,采用奇异值分解(SVD)方法,研究了华北降水的年代际和年际变化特征与北半球大气环流的联系.结果表明,首先对降水和大气变量资料作相应时间尺度的分离是非常必要的,否则所得到的SVD结果不能反映年代际变化特征而只能反映年际变化特征;华北降水年代际和年际变化对应的大气环流异常有明显的差异;对应发生在20世纪70年代后期华北降水的一次年代际跃变,环流场均存在明显的跃变,而且有一个从地面向对流层上层传播的过程.

《地球物理学报》稿约518-518

中国干旱和半干旱带的10年际演变特征519-525

摘要：利用Thornthwaite的干湿分类函数,对近100年中国干旱和半干旱区界限的10年际变动特征进行了分析.结果发现:近50年,在东北中部和华北北部,干旱和半干旱边界呈波动式东移,有明显向东扩展的趋势;在华北南部和陕西南部,半干旱边界也呈波动式南扩,其中陕西南部半干旱边界向南扩展的范围最大.近100年,10年际的干旱和半干旱边界也呈波动式摆动且存在向东和向南扩展的趋势,但在华北南部与东北中部两个地区以20世纪20年代前后干旱和半干旱的范围最大、最强.干旱和半干旱分界线的位置变化与区域升温和降水减少密切相关.

1951～2002年中国东、西部地区地面气温变化对比526-534

摘要：利用1951～2002年全国733个测站经过非均一性检验的月平均气温资料,在剔除50万以上人口大城市测站后,分析了52年来中国东、西部及青藏高原地区的气温变化趋势的一致性和差异性,并讨论了其可能原因.结果表明我国东、西部地区年、季平均气温变化有着较好的一致性;近52年来,我国东、西部和青藏高原地区年平均气温均呈升温趋势,年平均气温的增温速率东部为0.26℃/10a,西部0.18℃/10a,东部比西部高0.08℃/10a;季平均气温东部地区冬、春季的增暖趋势大于西部和青藏高原,而其夏、秋季的增暖趋势小于西部和青藏高原.我国东、西部地区年、季平均气温变化关系密切,说明其主要是受全球气候变化的影响而变化,但东部年平均气温的增暖总趋势大于西部,又说明地域差异在气温变化中也有重要作用.

西藏地区复杂地形下的降水空间分布估算模型535-542

摘要：本文提供了一个描述西藏地区年、季降水量空间分布的估算模型.利用卫星遥测数字化地形高程资料和西藏地区仅有的27个常规气象站的多年平均降水整编资料,根据地形坡向站点分为三类.再采用多元逐步回归方法,建立西藏地区的年、季降水量和经度、纬度、海拔高度、坡度、坡向、遮蔽度等6个地理、地形因子之间的关系模型,估算西藏地区降水量的空间分布.结果表明,此方法建立的关于西藏地区降水量与诸因子之间方程的相关性显著,平均绝对误差、相对误差分别为0.93mm和1.16%,对估算模型进行F检验,均通过置信度为0.95的相关检验,回归效果较显著.分析表明估算降水能够定量、定性地再现西藏地区的实际降水分布.

利用多年卫星测高资料研究南海上层环流季节特征543-550

摘要：利用10年高精度卫星测高海面高异常网格资料,联合EGM96稳态海面地形模型,构成南海海域合成海面地形的时间序列,并计算了各个时期的南海表层地转流场.利用卫星跟踪漂流浮标观测结果与相应时期南海地转流场进行对比验证,结果显示本文结果可以很好地反映南海海域一些中小尺度的环流特征.根据南海各季节多年平均表层环流场结构,对南海环流周年变化规律和季节特征进行了初步的探讨.研究结果表明,南海表层环流始终处在不断演变过程之中,在时间和空间上都表现出明显的多尺度特征.

2000年中国地区地磁场长期变化的区域特征551-560

摘要：本文用中国地磁场复测点和地磁台站资料,建立了2000年代中国参考地磁场长期变化模型CGRFSV2000.模型显示,中国地区地磁场变化比较平缓,X、Y、Z、H、D、I、F七个地磁要素的"无符号平均年变率"分别为12.2 nT/a、8.2 nT/a、43.8 nT/a、nT.8 nT/a、0.96(')/a2.99(')/a、22.4 nT/a,比国际参考地磁场IGRF给出的全球年变率约小1/3到1/2.各地磁要素的变化显示,地磁北极正在向中国移近,或者说,中国正在向高地磁纬度方向移动,平均移动速度约为3(')/a.磁偏角变化还显示,中国地区东西部偏角差异继续扩大.作为检验和对比研究,本文利用第8代国际参考地磁场(IGRF)模型,分析了全球地磁场长期变化的时空特征,讨论了全球长期变模型IGRF-SV与中国长期变模型CGRF-SV的异同点.对比分析表明,中国地区地磁场的长期变化与全球长期变化总趋势基本符合,但是,CGRF-SV也表现出一些特有的局部异常特征.

卫星测高混合边值问题的球谐级数解法561-566

摘要：研究了球界面下卫星测高问题的解法,利用有限逼近方法得到了下列结论:若陆地部分是球冠,则卫星测高问题的解可以转换成关于球谐级数位系数的线性方程组,并且位系数的阶和次是以分离形式出现的,从而确保该解法具有实用意义.利用重力场360阶模型进行模拟计算的结果表明:该解法得到的位系数的相对精度达到了10-11.同时证明了常用的Stokes问题、Dirichlet问题、Neumann问题可以看成卫星测高问题的特殊情况.

应用精密引潮力位展开建立刚体地球章动序列567-573

摘要：通过对Melchior P.潮汐与章动理论的改进,给出了高阶日月引潮力位引起的岁差章动力矩,建立了刚体地球极移和章动的联合动力学方程,由此对天球中间极(CIP)进行了严格的理论定义.在各阶潮汐力矩的作用下,得到CIP轴岁差章动的表达式.通过推导发现,奇数阶引潮力位产生的岁差章动力矩使得黄经章动和交角章动出现了异向项(即:黄经章动出现了cos项,交角章动出现了sin项).最后利用郗钦文精密引潮力位展开,建立了737项刚体地球章动序列.新的章动序列是IERS2003采用的刚体地球章动序列REN2000(包含678个日月章动项)的一个补充.

云南地震的潮汐应力触发机制及相关天体位置图像574-583

摘要：通过计算云南163个地震震源处沿地震主应力方向的潮汐应力分量,分析了地震的潮汐应力触发力学机制.结果表明,所研究的地震中有62%受到了潮汐应力的触发作用.在此基础上,对受到潮汐应力触发的地震发震时的天体位置特征进行了研究,得到了具有潮汐应力触发物理基础的地震时的月日黄经差、月日赤纬和月日天顶距的分布图像.图像显示,云南地区的地震在新月期间和上下弦附近较易受到潮汐应力的触发;受到潮汐应力触发作用的地震发震时刻的月日赤纬有明显的密集分布条带特征,地震频次在月、日天顶距分别为30°～140°和20°～140°范围内为平均优势分布区间.

地幔对流对全球岩石圈应力产生与分布的作用584-590

摘要：利用动力学模拟方法研究地幔对流对于大尺度岩石圈内部应力场形成的作用.地幔物质内部的密度横向非均匀及表面板块运动引起地幔流动,并在岩石圈底部产生一个应力场.该应力场作为面力将造成岩石圈本身变形,从而产生岩石圈内部的应力分布.模拟计算结果表明,大部分俯冲带及大陆碰撞带区域应力均呈现挤压特征,如环太平洋俯冲带及印度-欧亚碰撞带等;而东太平洋洋脊、大西洋洋脊及东非裂谷处应力状态均表现为拉张;并且绝大多数热点位置处于应力拉张区域,这与目前对全球构造应力状态的理解是一致的.计算的岩石圈内部最大水平主压应力的方向与观测表现出相当的一致,其结果总体上吻合得较好,然而在局部区域(例如西北太平洋的俯冲带、青藏高原等地区)存在着较大的差异.研究表明,地幔对流是造成岩石圈内部大尺度应力状态及分布的一个重要因素.

中国及邻近地区地壳结构591-601

摘要：利用中国及邻近地区数字地震台网提供的三分量地震波形记录,应用转换函数及快速模拟退火算法对中国及邻区61个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演.结合已发表的人工地震测深资料获得了该地区地壳厚度分布,为进一步揭示中国大陆的动力学演化过程、建立大陆动力学理论提供了可靠的地球物理证据.结果表明中国及邻区地壳厚度分布的特点为从东到西逐渐增厚,可分为:地壳厚度缓变地区,如蒙古高原,华北,华中,华南,青藏高原内部;地壳厚度递变带,如沿大兴安岭-太行山-秦岭-大巴山-云贵高原一带;地壳厚度陡变带,主要为青藏高原边缘地区.除青藏高原外,其他地壳厚度缓变区速度结构较简单,壳幔边界明显.青藏高原及其南缘,台湾-菲律宾一带,台站下方速度结构复杂,反映了板块边界处构造活动、物质交换活跃,表明这些地区还未达到均衡.