Long-wavelength MHD instability in the prefront of collisionless shocks with accelerated particles     

A. M. Bykov  S. M. Osipov  I. N. Toptygin 《Astronomy Letters》2009,35(8):555-563

Collisionless shocks in turbulent space plasmas accelerate particles by the Fermi mechanism to ultrarelativistic energies. The interaction of accelerated particles with the plasma inflow produces extended supersonic MHD flows of multicomponent plasma. We investigate the instabilities of a flow of three-component turbulent plasma with relativistic particles against long-wavelength perturbations with scales larger than the accelerated particle transport mean free path and the initial turbulence scales. The presence of turbulence allows us to formulate the system of single-fluid equations, the equation of motion for the medium as a whole, and the induction equation for the magnetic field with turbulent magnetic and kinematic viscosities. The current of accelerated particles enters into the induction equation with an effective magnetic diffusion coefficient. We have calculated the local growth rates of the perturbations related to the nonresonant long-wavelength instability of the current of accelerated particles for MHD perturbations in the WKB approximation. The amplification of long-wavelength magnetic field perturbations in the flow upstream of the shock front can affect significantly the maximum energies of the particles accelerated by a collisionless shock and can lead to the observed peculiarities of the synchrotron X-ray radiation in supernova remnants.  相似文献   

静力作用下夯土遗址根部掏蚀失稳机制实验研究   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

张博  谌文武  裴强强  赵建忠  石玉成  王旭东  郭青林 《地震工程学报》2021,43(2):430-437

根部掏蚀是土遗址坍塌的主要因素。关于土遗址掏蚀失稳机理已有众多研究成果,但主要基于数值模拟和理论分析,等比例进行根部掏蚀实验的研究较少。基于夯土遗址掏蚀调查研究,制作1∶1夯土墙体模型,通过墙体根部掏蚀实验和数值模拟对其失稳机制进行研究。实验结果表明:掏蚀深度小于20%时,墙体应力变化很小;掏蚀深度大于20%时,墙体出现偏应力,并且快速增大;掏蚀深度为45%时,墙体发生倾倒破坏。在实验过程中,墙体应力重分布主要发生在掏蚀阶段,掏蚀稳定后应力变化不明显;墙体倾倒破坏过程非常迅速,整体表现为刚性倾倒,从夯层根部层界面拉裂是主要破坏模式,其应力应变特征与数值模拟结果相吻合。研究成果可为夯土遗址根部保护和夯筑支顶加固提供参考依据。  相似文献   

Meltwater discharge during the Holocene from the Wilkes subglacial basin revealed by beryllium isotope analysis of marine sediments     

Bethany Behrens  Yosuke Miyairi  Adam D. Sproson  Masako Yamane  Yusuke Yokoyama 《第四纪科学杂志》2019,34(8):603-608

Understanding Antarctic Ice Sheet dynamics related to global climate change is of scientific and societal interest as the future behaviour of the ice sheet under the currently changing climate is unknown. We present beryllium‐10 (¹⁰Be) analysis of a high‐resolution marine sediment core from the Adélie Basin near the eastern Wilkes Land margin, which is susceptible to marine ice sheet instability due to the low‐lying nature and down‐sloping trough of the Wilkes Subglacial Basin. Combined with a newly constructed age model using compound specific radiocarbon dates, the data reveal three events associated with high meteoric ¹⁰Be at ca. ~10 ka, ca. ~6.5 ka and from ca. ~4 ka. We interpret these high meteoric ¹⁰Be events to be derived from the deposition of ¹⁰Be released from the ice sheet during meltwater discharge. In particular, the shift to higher meteoric ¹⁰Be concentration at~4 ka may correspond to changes in climate patterns at this time. Copyright © 2019 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

"居住不稳定性"对中国大城市流动人口健康的影响研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

程晗蓓  刘于琪  田明  李志刚 《地理研究》2021,40(1):185-198

随着城镇化加速和人口“流动性”增强,中国大城市流动人口的健康问题备受关注。流动人口的居住具有典型不稳定特征,分析其对流动人口身心健康的影响具有重要意义。为此,本文采用北京、深圳、上海等9个大城市的实地调研数据,运用层级回归和分组回归,探讨影响流动人口身心健康的因素,关注“居住不稳定性”因素的影响。研究表明：城市内部多次迁居和城市间频繁流动对流动人口健康具有显著负面影响;住房因素中,自有住房和选择居住在本地人居多的邻里对其健康具有显著正面影响。另外,“性别”因素具有调节效应;居住不稳定性对主观幸福感和自评生理健康的影响程度因“性别”不同而有所差异,男性健康对时空因素更为敏感和脆弱,女性健康不佳多归因于住房和邻里。  相似文献   

闽西南地区一次高架雷暴中尺度特征分析     

张伟  陈琳  黄惠镕  黄昕  胡雅君  陈德花 《热带气象学报》2023,(1):55-65

利用常规观测资料、ERA5再分析资料、闪电定位仪资料、福建龙岩双偏振多普勒天气雷达资料,分析了2020年春季闽西南地区的一次强对流过程。结果表明,此次过程发生在地面锋线北侧冷区内,属于典型的高架雷暴过程,产生的灾害性天气包括冰雹、短时强降水、高山站雷雨大风。500 hPa冷平流、850 hPa暖湿平流、925 hPa闽西南地区的假相当位温高能舌为高架雷暴的发生发展提供了有利的环境条件。探空显示逆温层深厚且逆温层顶温度高,暖湿气流沿着锋面被强迫抬升,至逆温层之上饱和假相当位温随高度递减,存在显著的条件不稳定,对流得到快速发展。雷达分析表明,本次高架雷暴冰雹回波自低层快速倾斜向上发展,具有发展快、强度强、降雹时间长的特征。其双偏振参数演变特征与基于地面抬升的雷暴基本一致,降雹阶段表现为CC谷、Z_DR接近零、K_DP小于零。降雹前回波单体中存在强Z_DR和K_DP柱,可以作为冰雹预报的参考,提前量达到半小时。  相似文献   

关于业务上应用条件对称不稳定相关问题的讨论   总被引：1，自引：0，他引：1  

章丽娜  周小刚  夏扬 《气象学报》2018,76(5):824-832

条件对称不稳定（CSI）理论常常被用来作为倾斜对流的发展机制之一,在业务上常用来解释与锋面相联系的一条或多条中尺度雨带、雷达图像上观测到的带状雨带的成因等。条件对称不稳定的诊断包括CSI斜率判据、斜升对流有效位能（SCAPE）、湿对称不稳定（MSI）、相当位涡（EPV）等判据。业务预报人员存疑较多的问题是这些方法是否具有一致性并在业务上如何使用。针对上述问题,首先通过与业务预报人员较熟悉的条件不稳定类型作类比,来说明条件对称不稳定两种判据与条件不稳定两种判据的相似性。但在业务使用上,判别条件对称不稳定时多使用CSI斜率判据,即等动量面的坡度大于等位温面坡度而小于等湿球位温面坡度。由于条件对称不稳定通常出现在大气处于几乎饱和的情况下,此时的CSI斜率判据则演变为湿对称不稳定判据,即等动量面坡度小于等湿球位温面坡度。为判别相当位涡与湿对称不稳定判据是否具有一致性,文中的推导和实例分析均表明,二维相当位涡实际上是湿对称不稳定判据的另一种表现形式,但是湿对称不稳定判据需主观去比较等相当位温面与等动量面斜率大小,而二维相当位涡则可通过其是否小于0进行客观判断。需注意的是,在与推导条件对称不稳定斜率判据相同的二维坐标下,相当位涡与湿对称不稳定判据才具有一致性,将相当位涡扩展到常规坐标下使用三维相当位涡作为湿对称不稳定判据是不可取的。   相似文献   

东亚地区南北两个风暴源地中风暴的结构和动力学差异     

赵远冰  梁湘三  朱伟军 《气象学报》2018,76(5):663-679

基于欧洲中心中期天气预报再分析资料(ERA-40),使用涡旋追踪和合成技术、多尺度子空间变换以及局地多尺度能量分析方法研究了东亚地区南北两个风暴源地中风暴的差异。结果发现,南、北两个源地风暴在结构上和内部动力过程上均存在着显著不同。南支源地(40°N以南)风暴底层比高层强,与线性斜压模式中的最不稳定模态结构相似;而北支源地(40°N以北)风暴则正好相反,与下游发展理论所描述的斜压波结构相似。并且发现,南支源地风暴的非地转风场比北支源地风暴的强。能量学诊断结果显示,南支源地风暴的能量源除了斜压不稳定外,有很大一部分来自正压不稳定,而北支源地风暴中则是存在弱的动能逆尺度传输。此外,南支源地风暴的浮力转换和非绝热做功均比北支源地风暴的强,其主要原因是南支源地风暴的垂直运动更强,风暴中的水汽更加充足。   相似文献   

中国泛华北地区冷季高架对流特征气候统计分析   总被引：2，自引：2，他引：0  

刘洲洋  俞小鼎  王秀明  周小刚 《气象》2018,44(2):258-267

本文利用常规地面、高空、区域自动站观测资料、灾害性强对流天气监测记录资料以及NCEP分析数据,对2000—2015年泛华北地区(32.5°~53.5°N、105°~135°E)冷季(除6、7、8月以外)高架对流时空分布特征、锋面环境特征以及不稳定机制进行统计分析。研究发现,泛华北地区冷季高架对流多发生于河南中北部、山东西部及河北中南部。从季节分布来看,2和11月是冷季高架对流发生最多的月份,呈"双峰型"分布特征。冷锋是引发泛华北地区冷季高架对流的主要锋面系统,约占高架对流事件总数的60%。高架对流发生时常伴随有较强的冷垫及锋面逆温,有超过半数的高架对流发生在温差超过6℃的逆温层之上。逆温层顶高多位于850hPa之上甚至能达到700hPa。高架对流发生时多伴随有20~30m·s~(-1)的0~6km强垂直风切变,这一强斜压特征有利于条件对称不稳定及其导致的高架倾斜对流的发生。经过分类与统计发现,条件对称不稳定和弱条件稳定度或近湿中性大气层结下的锋生强迫引发的较强上升运动是造成华北冷季高架对流的主要不稳定机制。  相似文献   

特殊地形对鄂东北一次局地强降水过程的作用机制分析   总被引：3，自引：3，他引：0  

李超  崔春光  蒋兴文  王晓芳  赖安伟  汪小康 《气象》2018,44(9):1117-1135

基于FNL1°×1°再分析资料和来自国家气象信息中心的区域自动站与CMORPH小时降水融合产品,通过高分辨率的WRF数值模拟,本文重点分析了2015年7月22-24日期间在西南涡东移过程中,受长江中下游特殊地形影响,在鄂东北江汉平原河谷地区诱发生成的一次短时局地强降水天气过程,围绕特殊地形对局地降水增幅的作用机制展开一系列的深入研究,研究结果表明:此次局地强降水过程是在长江中下游特殊的中尺度地形影响下,配合东移西南涡前部偏南暖湿气流的输送,两者共同作用而诱发产生,此次局地降水过程持续时间短,降水增幅显著。之后,通过研究单一地形对局地降水的影响发现,大别山脉作为单一地形的作用效果为提升局地降水增幅,扩大强降水范围;幕阜山脉作为单一地形的作用效果为削弱降水增幅,缩小强降水范围。进一步深入分析上述单一地形影响降水变化的作用机制得出,大别山脉的地形作用有利于局地强降水区附近对流层低层的层结对流不稳定性增强,以及降水区近地面层冷池的维持和增强,有利于提升局地降水的增幅。而与大别山脉对局地降水作用效果不同,就幕阜山脉单一地形而言,地形对偏南暖湿气流的阻挡作用,削弱了局地强降水期间进入降水区的水汽通量,继而对局地降水的增幅有抑制作用。此外通过研究组合地形对局地降水的影响时发现,大别山脉、幕阜山脉、皖南山地,以及幕阜山脉和皖南山地之间的狭窄河谷地形共同构成的类似"喇叭口"地形,其产生的狭管效应,使进入地形区内的偏南气流辐合加强,而幕阜山脉和大别山脉之间的河谷地区,作为偏南气流从幕阜山脉东侧绕流进入江汉平原的重要通道,有效保证了强降水区域内充足的正涡度平流输送,上述有利的地形组合配置对于局地降水发展增强起到了至关重要的作用。  相似文献   

黄土高原末次间冰期气候的不稳定性特征   总被引：3，自引：0，他引：3  

李铮华  叶浩  陈云  王玉海  张俊牌 《地质力学学报》1998,4(4):46-49,75

欧共体格陵兰冰芯计划(GRIP)中的冰芯资料揭示末次间冰期气候具有快速变化的不稳定性特征,而美国格陵兰冰盖计划(GISP2)却不曾发现其不稳定证据。本文通过黄土高原诸剖面的古气候代用指标综合分析认为,末次间冰期,特别是早期气候曾出现过较大幅度的气候波动,存在不稳定性特征,支持了GRIP结果,表明中国黄土含有极地北大西洋的气候信息,是全球变化研究的理想记录。   相似文献