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1.
《地球物理学进展》2015,(4)
中层大气闪电现象的研究是中高层大气的热门研究课题,本文主要从数值模拟方面对中层闪电的辐射光谱进行模拟研究.基于准静电场的物理机制,用点电荷模型计算雷暴云放电后形成的准静电场随高度的分布,以E/N(E为电场,N为大气密度)为输入参量,代入到Boltzmann方程求解电场存在下弱电离气体中电子能量分布的时变函数,结合各碰撞过程对应的碰撞截面及中性分子数密度,得到各过程所对应的激发率,在此基础上得到每个激发线的体发射率,将体发射率代入到大气辐射传输方程,计算得到辐射强度随波长的分布.文中以E/N=200Td产生的体发射率为例,计算产生的辐射强度可达到几千瑞利,光谱分布与大气成分、仪器观测路径等有关. 相似文献
2.
采用AE-D卫星上中性大气数密度的观测资料,分析了1975年11月内多次磁暴期间热层大气中氦和原子氧与氮分子之数密度比值的变化.结果表明,磁暴对中性大气加热的理论是符合实际情况的.低热层大气受热抬升使较高高度上的大气中质量较轻成分的数密度相对比例有明显下降,而较重成分的百分比则有增加.与地磁宁静期间相比,在140-10km高度上n(He)/n(N2)之比值降低了一个数量级,而n(Ar)/n(N2)的增幅则略大于一个数量级.此比值的变化幅度大小随高度而变,但各高度上暴时变化的发展趋势是基本一致的. 相似文献
3.
子午工程二期漠河(122°E,53°N)大气风温金属成分激光雷达利用高空大气金属层共振荧光散射机制探测80～120 km区域的金属层成分，并将这些金属成分作为示踪物去研究中高层大气的各种复杂的化学和动力学过程.子午工程二期漠河钙原子激光雷达采用的时间分辨率为1.1 min，空间分辨率为30 m.在这种高时空分辨率下，仍然得到了高信噪比信号.通过对2023年1月钙原子数密度随时间和高度的演化过程进行分析，发现背景层钙原子峰值密度达到了33.55 cm-3左右，并且其突发层钙原子峰值密度可以达到约53.64 cm-3；在与延庆(116.0°E,40.5°N)钙原子数密度的比较研究中，我们发现延庆的钙原子数密度小于漠河的钙原子数密度；在与国外台站钙原子观测的比较研究中，我们发现漠河钙原子数密度和德国Kuhlungsborn(54°N,12°E)台站的钙原子数密度接近，比法国的Observatoire de Haute Provence(44°N,6°E)台站的钙原子数密度大.在2023年1月12日至14日，我们观测到了钙流星尾迹，并且流星尾迹往往出... 相似文献
4.
《中国科学:地球科学》2015,(10)
利用全天时钠层荧光激光雷达和GPS电离层探测仪,在2009年7月22日武汉日全食期间,开展钠层与电离层的联合观测试验.观测结果表明,钠层密度半高全宽在日全食过程中稍有变窄,而日全食过后增宽,钠层峰值高度在日全食过程中稍有降低,日全食过后高度略增,钠层变化特性表现出快速的日出日落过程.电离层电子总含量和天空背景光噪声也随日全食期间太阳辐照的变化而呈现出明显下降和上升的波动特征.所不同的是,钠层原子的这种半宽度起伏变化要比电离层的变化迟缓得多,这可能是由于钠层受到日全食辐照扰动后,会产生一系列复杂的光化学反应及动力输运过程,再复合成钠原子被激光雷达探测到,有一个滞后过程,这也正好与理论模拟的结果相符. 相似文献
5.
利用中国科学院国家空间科学中心廊坊站(40.0°N,116.3°E)钠荧光多普勒激光雷达2011年至2013年共约82 h的钠原子数密度和垂直风观测数据,分析了廊坊地区中间层顶区域大气重力波耗散引起的钠原子输送特征.分析得到,90~100km处重力波耗散引起的平均钠原子垂直通量整体为负,钠原子向下输送,在93 km处达到最大负值-1.47×10~8m~(-3)m·s~(-1),85~90km处平均钠原子垂直通量为正,钠原子向上输送,但通量值随高度递减.钠原子垂直通量方向在90km处发生转变,垂直通量随高度的变化造成钠原子汇聚,汇聚效应引起的平均钠原子产生率最大值在91km处达到了1.40×10~8m~(-3)/h,该值超过了相同高度上模式计算流星烧蚀注入引起的钠原子产生率峰值,说明重力波耗散对钠层结构的形成具有重要影响.与美国SOR和Maui观测结果相比,平均钠原子产生率峰值大小相近,但出现高度不同,说明大气重力波耗散引起的物质输送具有显著的地域变化特征.研究结果可为大气物质输送理论的完善以及大气金属层物理模式的改进提供观测事实参考. 相似文献
6.
本文建立了一个中纬电离层E层理论模式. 该模式从NO+,O２＋,O+和N２＋这四种主要离子的连续性方程出发,通过数值模拟得到中纬电离层E层电子和各种离子密度随时间和高度的变化情况. 计算结果能较好地反映出E层电子密度峰值（NmE）或E层临界频率（foE）的日变化、季节变化以及随太阳活动的变化趋势. 将模式的计算结果与武汉地区测高仪的观测数据进行比较,结果证明模式能够较为客观地反映中纬电离层E层的实际形态. 针对以往电离层E层理论模式存在的主要问题,本文还进一步讨论了几种重要因素,包括二次离化源,λ<150?谱段的辐射通量,吸收截面以及NO分布对于模式计算结果的影响. 相似文献
7.
利用国内大型风沙物理风洞实验模拟沙尘暴电现象,研究风沙起电机理,结果表 明,不同风速下不同沙粒会产生不同极性的电场强度和电位效应,风沙电随风速增大而增强 ,且随沙粒度增大而减小. 在沙漠区的16m,8m,4m和1m高度上观测到27次不同沙尘暴天气 过程的电场和风速随时间变化. 结果表明, 在晴天4个高度上的电场均为小正电场值,电场 随高度降低而减小,最大电场强度在5kV/m以下,日风速变化对各层电场起伏没有较大影响 . 有沙尘天气,各高度上的电场强度随风速变化而变化. 16m高度上电场均为负值,平均值 为 -20kV/m;中层8m 电场一般为较高正电场值,达到10～40kV/m,与16m高度上电场呈反相 关;下层1m 电场值变化一般很小,在1kV/m以下. 在强沙尘暴天气4个高度上的电场均为负 电值,电场值随高度降低而减小,16m高度上最大平均电场强度达到-200kV/m以上,瞬时值 超过 -2500kV/m,与晴天电场矢量相反. 相似文献
8.
Na原子可以作为大气动力学过程（如潮汐波、重力波等）的示踪剂，因而对Na层的探测研究成为研究中层顶区的重要手段. 本文建立了时变的中高层大气光化学模式，并与国际电离层模式 (IRI 95) 与Na层光化学理论相结合，建立完整时变的中高层大气Na层光化学模式,着重研究Na层分布的昼夜变化. 计算结果表明，在Na原子分布的峰值附近，Na层不出现大的昼夜变化，而在Na层的上部和下部，Na原子密度存在明显的昼夜变化. 这些特性与实际的观测结果比较一致. 相似文献
9.
乌梁素海冰封期湖泊冰盖组构特征对污染物分布的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
为探究富营养化浅水湖泊季节性冰盖污染物分布规律,于2013-2014年冰封期,钻取乌梁素海湖泊冰盖冰芯试样,观测冰厚并对冰芯晶体结构、气泡含量、污染物浓度(总氮、总磷和COD_(Cr))进行分析.结果表明:冰盖可分为4层,中间2层冰晶体粒径较大且气泡含量较少,为冰盖热力生长区.冰盖以柱状晶体居多,粒径随深度增加而增加,气泡含量随冰盖密度增加而减少.冰盖结构特征与污染物分布具有相关关系,冰芯密度及气泡分布与总氮、总磷和COD_(Cr)相关关系分别为0.8965、0.8718、0.8184,并建立多元回归模型揭示冰封期湖泊水质特征,为季节性湖泊冰盖研究及冰封期湖泊水资源规划和管理提供理论依据. 相似文献
10.
本研究收集整理了东亚地区一个黑碳气溶胶的排放源,并利用一个三维化学输送模式系统模拟研究了东亚地区春季黑碳气溶胶的输送和演变过程.黑碳气溶胶浓度的模拟值与地面观测站和观测船获取的监测值相比,模拟值与监测值具有良好的一致性,这表明本研究收集整理的黑碳气溶胶的排放量及其分布是基本合理的,模式系统较好地反映了黑碳气溶浓度的时空分布和变化趋势,再现了许多观测到的重要特征.模拟结果表明,东亚地区春季间隙性的长距离输送对于西北太平洋海域的黑碳气溶胶浓度分布具有非常重要的影响. 相似文献
11.
XueWu Cheng Yong Yang ZeLong Wang FaQuan Li GuoTao Yang ZhengYu Zhao Wei Gong JiHong Wang Xiong Hu Xin Lin XiaoCheng Wu ShaLei Song ShunSheng Gong 《中国科学:地球科学(英文版)》2016,59(2):418-424
During the total solar eclipse on July 22, 2009 in Wuhan, the joint observation test of Na layer and ionosphere was conducted by using the daytime observation atmospheric lidar and the GPS ionosphere detector. The results show that the full width at half maximum (FWHM) of Na layer density slightly narrowed during the total solar eclipse and broadened after the eclipse, while the height of Na peak slightly decreased in the eclipse and increased after the eclipse. These implying that Na layer changes reflect the rapid process of sunrise and sunset. The ionosphere total electron content (TEC) and the sky background light noise also presented an obvious fluctuation characteristic with the changes of solar irradiation during the process of total solar eclipse. The difference lies in that the changes of FWHM of Na layer atoms are much slower than that of ionosphere, the reason for this might be that the Na layer, after being disturbed by the total solar eclipse, will generate a series of complicated photochemical reactions and momentum transport processes, and then recombine the Na atoms. The Na atoms to be detected by the lidar need a lag process, which rightly conforms to the theoretical simulated results. 相似文献
12.
A. Elkhalfi 《Annales Geophysicae》1999,17(4):533-546
The hydrostatic model SALSA is used to simulate a particular event observed during the Greenland Ice Margin EXperiment “GIMEX” (on July 12th, 1991). The time evolution of the large-scale flow was incorporated in the model through time dependent boundary conditions which were updated using the closest upwind sounding. A turbulent scheme for the stable boundary layer and an appropriate parametrization of the surface fluxes implemented in the same model, are used for this study. The simulation results are discussed and compared to the available observations. The computed turbulent fluxes are correctly estimated. The model predicts a mixing zone of about 1500 m high which is in good agreement with tundra site observations. Over the ice cap, the katabatic layer is correctly simulated by the model. Its height of 80–300 m is well estimated. The comparison between the simulation and observations taken at ice cap sites is reasonably valid. The ablation computed along the ice cap corresponds well to the values reconstructed of observations at sites 4 and 9. Finally, a sensibility study to a specified westward geostrophic wind (2 ms−1) shows that the consideration of this latter improves the simulated tundra wind evolution. 相似文献
13.
通过在SAMI2模式的电子能量方程中添加人工加热项,数值模拟了在加热条件下磁场线上电子温度与电子密度的扰动情况,并对比了不同加热条件下的扰动效应.结果表明,入射到电离层中的大功率无线电波与等离子体相互作用,能够有效造成整条磁场线上电子温度的升高而产生电子温度扰动,尤其是加热点处,温度可增加3倍多;由于电子温度升高,压力平衡受到破坏,引发等离子体扩散进而导致电子密度扰动;电子密度扰动使得垂直于磁场线的电子密度梯度发生变化,这有可能形成电离层管(Ionosphere duct);电子温度和电子密度的扰动幅度随着加热时间的推移而减小,即扰动逐渐趋于稳定.电子温度与密度的扰动与加热率存在一种非线性关系. 相似文献
14.
HUANG Jinchi Senter Engineer Institute of Water Resources Hydropower Research Fuxing Road No. Beijing China WAN Zhaohui Professor Institute of Water Resources Hydropower Research Chegongzhuang West Road No. Beijing P.O.Box 《国际泥沙研究》1997,(3)
I.INTRODUCTIONTwo-dimensionalnumericalmodelisaPOwerfoltoolforengineersandriVermanagerstopredictfloodhydxaulics,identifyareasofinundation,anddesignoptionsforfloodcontrollingstructures.SomespecialproblemswithheavilysedimentladenflowriVershouldbecarefullyconsideredforthenumericalmodeldesigning;1.theplaneformofariVerisusuallybraidedanditsmainchannelshiftsoften.Themainchannelandbarreplaceeachotherseveraltimesinonefloodevent.Atagivenlocationthewaterdepthmaychangefromover10meterstoseveralcenhm… 相似文献
15.
This study uses a numerical model to investigate the groundwater flow and salt transport mechanisms below islands in the Okavango Delta. Continuous evapotranspiration on the islands results in accumulation of solutes and the formation of a saline boundary layer, which may eventually become unstable. A novel Lagrangian method is employed in this study and compared to other numerical methods. The numerical results support the geophysical observations of density fingering on Thata Island. However, the process is slow and it takes some hundreds of years until density fingering is triggered. The results are sensitive to changes of the hydraulic gradient and the evapotranspiration rate. Small changes may lead to different plume developments. Results further demonstrate that density effects may be entirely overridden by lateral flow on islands embedded in a sufficiently high regional hydraulic gradient. 相似文献
16.
The power generation potential of a microbial fuel cell (MFC) during the process of benzene biodegradation with potassium ferricyanide (0–200 mM) as the terminal electron acceptor was evaluated. Experimental results demonstrate that benzene was used as the sole carbon source in generating electricity by a mixed culture. The power density increased from 0.0276 to 2.1 mW m?2 as the concentration of potassium ferricyanide in the cathode chamber was increased from 0 to 200 mM. With a benzene concentration of 10.87 mg L?1 and a potassium ferricyanide concentration of between 0 and 150 mM, complete degradation of benzene was achieved in 22–24.5 h. However, when the concentration of potassium ferricyanide was raised to 200 mM, the time required for complete benzene degradation was prolonged to 35 h. The results of this investigation can be used as a basis for future assessments of the power generation capacity of MFCs that are used to treat benzene‐contaminated wastewater. 相似文献
17.
钠多普勒激光雷达利用中层顶区域的钠原子作为示踪物,探测中层顶区域大气风场和温度剖面.本文主要分析钠多普勒激光雷达的探测原理和大气参数反演算法.利用MSISE和HWM93等大气模型给出背景大气温度、密度及风场,并给定钠原子数密度剖面,从激光雷达方程出发,模拟计算了激光雷达的瑞利散射和钠共振荧光散射回波光子数.利用模拟的回波光子数剖面数据,反演得到大气温度、视线风速和钠原子数密度剖面,反演结果与模拟计算用的背景参数符合很好,验证了这一反演方法的正确性.分析了激光频率偏移和激光线宽变化对反演精度的影响. 相似文献
18.
CFC-11是评估全球海洋环流模式的一个重要工具,海水中溶解的CFC-11被用来分析全球海洋模式的通风模拟.本文在中国气象局国家气候中心发展的40层全球海洋环流模式(MOM4_L40)增加了示踪物CFC-11模块,然后利用该模式研究了CFC-11在全球海洋中的分布,并评估了模式的通风能力.对CFC-11的海表浓度、柱总含量以及大洋剖面的垂直浓度分布和渗透深度进行了分析,结果表明,与观测相比,模式较好地再现了CFC-11在海洋表面的水平分布特征,CFC-11主要储存区位于西北大西洋、副热带北太平洋及南大洋,其浓度分布与温度分布梯度相反.沿三个大洋的5个剖面的CFC-11垂直分布模拟也与观测基本吻合.模式模拟的CFC-11分布情况与全球平均经向流函数吻合,在南大洋模拟效果更加接近观测值,深海模拟效果较好,渗透深度接近观测.同时,模拟与观测相比也存在偏差.比如在北大西洋主要的存储区域,模式低估了CFC-11的吸收,这与高纬的CFC-11向低纬过度输送有关,可能是受温盐环流和强迫资料的影响.总体来说,MOM_L40模式模拟大洋吸收的CFC-11总量是理想的,通过模拟被动示踪物CFC-11很好地再现了海洋的通风能力. 相似文献
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C. J. Farrugia H. K. Biernat N. V. Erkaev L. M. Kistler G. Le C. T. Russell 《Annales Geophysicae》1998,16(5):518-527
We compare numerical results obtained from a steady-state MHD model of solar wind flow past the terrestrial magnetosphere with documented observations made by the AMPTE/IRM spacecraft on 24 October, 1985, during an inbound crossing of the magnetosheath. Observations indicate that steady conditions prevailed during this about 4 hour-long crossing. The magnetic shear at spacecraft entry into the magnetosphere was 15°. A steady density decrease and a concomitant magnetic field pile-up were observed during the 40 min interval just preceding the magnetopause crossing. In this plasma depletion layer (1) the plasma beta dropped to values below unity; (2) the flow speed tangential to the magnetopause was enhanced; and (3) the local magnetic field and velocity vectors became increasingly more orthogonal to each other as the magnetopause was approached (Phan et al., 1994). We model parameter variations along a spacecraft orbit approximating that of AMPTE/IRM, which was at slightly southern GSE latitudes and about 1.5 h postnoon Local Time. We model the magnetopause as a tangential discontinuity, as suggested by the observations, and take as input solar wind parameters those measured by AMPTE/IRM just prior to its bow shock crossing. We find that computed field and plasma profiles across the magnetosheath and plasma depletion layer match all observations closely. Theoretical predictions on stagnation line flow near this low-shear magnetopause are confirmed by the experimental findings. Our theory does not give, and the data on this pass do not show, any localized density enhancements in the inner magnetosheath region just outside the plasma depletion layer. 相似文献
20.
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Tν有关,在采用Tν=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Tν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. 相似文献