检索结果-内蒙古大学图书馆

中国科学:地球科学 2025年第2期55卷 416-434页

作者：张昊勋李明松胡永云北京大学地球与空间科学学院造山带与地壳演化教育部重点实验室北京100871 页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室北京100083 北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871 北京大学海洋研究院北京100871

重建地质历史时期的气候状态是地球系统演化研究的热点问题之一.通过地球系统模型和古气候替代指标两种方法重建古气候环境已取得了许多重要进展,但目前的古气候重建工作仍面临诸多问题:地球系统模型的模拟结果依赖于模型参数设置;而古... 详细信息

重建地质历史时期的气候状态是地球系统演化研究的热点问题之一.通过地球系统模型和古气候替代指标两种方法重建古气候环境已取得了许多重要进展,但目前的古气候重建工作仍面临诸多问题:地球系统模型的模拟结果依赖于模型参数设置;而古气候替代指标在不同时期、不同区域的数据量存在显著差异,并且数据较稀疏,这限制了重建结果的精确性和全球关联性.针对这些方法的优势和缺点,古气候数据同化方法能有效把地球系统模型和古气候替代指标统一起来,提升重建结果的准确性和全球关联性.本文以集合卡尔曼滤波等方法为例,介绍古气候数据同化的原理,总结古气候数据同化在重建古气候状态方面的最新进展.古气候数据同化方法为古气候环境重建提供了新思路和先进技术手段,未来有望应用于整个新生代、中生代乃至古生代古气候环境的研究,从而加深我们对冰期-间冰期旋回和极热事件、大洋缺氧事件等极端事件的气候背景的认识,为预测未来气候变化提供参考.

关键词：古气候状态重建古气候数据同化地球系统模型古气候替代指标卡尔曼滤波

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岁星四纪——回望木星大气探测50年

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地球与行星物理论评（中英文） 2025年第1期56卷 67-82页

作者：宋心仪杨军魏勇北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871 中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室北京100029

木星是太阳系中最大的行星,也是自转速度最快的行星.作为一颗气态巨行星,木星没有海陆分布、复杂地形等因素的影响,是研究大气动力学的天然试验场.木星的大气成分、大气环流、内部结构特征等都具有重要的科学意义.1973年12月4日,先驱者1... 详细信息

木星是太阳系中最大的行星,也是自转速度最快的行星.作为一颗气态巨行星,木星没有海陆分布、复杂地形等因素的影响,是研究大气动力学的天然试验场.木星的大气成分、大气环流、内部结构特征等都具有重要的科学意义.1973年12月4日,先驱者10号飞掠木星,实现了人类第一次木星大气近距离探测.如今木星探测已经积累了50余年的经验,发射了10次木星任务:7次飞掠任务、伽利略号与朱诺号两次环绕任务、正在飞行途中的木星冰卫星探测任务.本文简要回顾了这10次探测任务及其取得的科学成果,重点关注木星的大气成分、波动和急流、大红斑、极地涡旋等方面取得的进展,并指出一些尚未解决的科学难题.我国计划于2030年左右发射天问四号,对木星系进行探测.回顾过去的木星探测任务,对于天问四号如何合理设计科学载荷、制定科学目标等具有一定的借鉴意义.

关键词：木星探测大气成分大气动力急流大红斑极地涡旋

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不同分辨率下青藏高原对大西洋经向翻转流影响的耦合模式研究

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北京大学学报（自然科学版） 2021年第1期57卷 121-131页

作者：邵星杨海军李洋姜睿姚杰杨千姿北京大学气候与海-气实验室北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871

利用耦合地球系统模式CESM1.0,探究不同分辨率下青藏高原对大西洋经向翻转流(AMOC)的影响。对比有青藏高原地形与无青藏高原地形的试验,发现移除青藏高原后AMOC的变化与模式分辨率有关,不同分辨率下AMOC的变化不一致,低分辨率试验中AMO... 详细信息

利用耦合地球系统模式CESM1.0,探究不同分辨率下青藏高原对大西洋经向翻转流(AMOC)的影响。对比有青藏高原地形与无青藏高原地形的试验,发现移除青藏高原后AMOC的变化与模式分辨率有关,不同分辨率下AMOC的变化不一致,低分辨率试验中AMOC强度降低89%,高分辨率试验中仅降低13%。产生这种差异的原因是,不同分辨率下对深水形成有重要贡献的混合层潜沉位置和强度的变化显著不同:低分辨率试验主要位于格陵兰海?冰岛海?挪威海(GIN),高分辨率试验主要位于拉布拉多海,移除青藏高原后,高、低分辨率试验中潜沉均减弱,但低分辨率试验中减弱幅度大于高分辨率试验,高分辨率试验中位于拉布拉多海的潜沉强度减弱最明显,低分辨率试验中所有海域的潜沉强度均减弱,GIN海域尤其明显。模拟结果与观测风场数据以及北大西洋深水形成最新观测结果的对比表明,在所研究海域,低分辨率耦合模式的模拟结果更接近观测值。

关键词：青藏高原大西洋经向翻转流(AMOC) 潜沉模式分辨率

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大气三圈环流的动力系统模型

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地球物理学报 2014年第6期57卷 1740-1745页

作者：刘式达付遵涛刘式适北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871

定常情况下,本文利用球坐标系(λ,(?),r)的动力、热力学方程导出三维速度场(v_λ,v_(?),v_r)的动力系统.这种包括摩擦力和热传导的不可压缩大气运动的动力系统,无论从定性上还是从定量上都能描述由赤道和极地间的加热不均匀造成的三圈环... 详细信息

定常情况下,本文利用球坐标系(λ,(?),r)的动力、热力学方程导出三维速度场(v_λ,v_(?),v_r)的动力系统.这种包括摩擦力和热传导的不可压缩大气运动的动力系统,无论从定性上还是从定量上都能描述由赤道和极地间的加热不均匀造成的三圈环流.定性上表明,在北半球经向速度v_(?)和纬向速度v_λ同符号,地表刮北风(v_(?)<0)和刮东风(v_λ<0)相对应,刮南风(v_(?)>0)和刮西风(v_λ>0)相对应.在南半球,经向速度v_(?)和纬向速度v_λ符号相反,刮北风(v_(?)<0)和刮西风(v_λ>0)相对应,刮南风(v_(?)>0)和刮东风(v_λ<0)相对应.定量分析表明球面上的压力场p可以用球调和函数p_l^m(sin(?))cosmλ来表达.当取l=6,m=0时即可导出三圈环流.在经圈剖面((?),r)上,地表的(?)_1=±56°和(?)_2=±28°左右,以及赤道是速度场的奇点,它们都是鞍点,说明在副热带是下沉运动,在中纬度是上升运动,这正是三圈环流中的Ferrel环流的特征.这样经向速度v_(?)和纬向速度v_λ相联系,经向速度v_(?)又和垂直速度相联系,那么三圈环流的三维速度场就构成了一个整体.

关键词：定性分析定量分析动力系统大气三圈环流

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间歇湍流的分数阶动力学

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物理学报 2014年第7期63卷 202-205页

作者：刘式达付遵涛刘式适北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871

间歇湍流意味着湍流涡旋并不充满空间,其维数介于2和3之间.湍流扩散为超扩散,且概率密度分布具有长尾特征.本文将流体力学的Navier-Stokes(NS)方程中的黏性项用分数阶的拉普拉斯算子表达.分析表明,分数阶拉普拉斯的阶数α和间歇湍流的维... 详细信息

间歇湍流意味着湍流涡旋并不充满空间,其维数介于2和3之间.湍流扩散为超扩散,且概率密度分布具有长尾特征.本文将流体力学的Navier-Stokes(NS)方程中的黏性项用分数阶的拉普拉斯算子表达.分析表明,分数阶拉普拉斯的阶数α和间歇湍流的维数D相联系.对于均匀各向同性的Kolmogorov湍流α=2,即用整数阶NS方程描述.而对于间歇性湍流,一定用分数阶的NS方程来描述.对于Kolmogorov湍流,扩散方差正比于t3,即Richardson扩散.而对于间歇性湍流,扩散方差要比Richardson扩散更强.

关键词：间歇湍流分数阶维数扩散

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从北极高压、南极低压到南北极间的三维异宿轨道

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物理学报 2014年第21期63卷 225-228页

作者：刘式达付遵涛刘式适北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871

本文利用球坐标系(λ,φ,r)中的球面地转风关系,说明当等压线形成最简单的纬向分布时,此时南极是低压,北极是高压.但是,当在地转风关系中加入摩擦力后,则南北极由闭合涡旋变成螺旋涡旋,且两极之间形成一条球面上的三维异宿轨道.

关键词：北极高压南极低压摩擦力异宿轨道

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间歇湍流的分形特征——分数维及分数阶导数的应用

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地球物理学报 2014年第9期57卷 2751-2755页

作者：刘式达付遵涛刘式适北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871

分数维由Mandelbrot创立已有30年,分数阶导数在1695年由L'Hospital提出已有400年的历史.本文用物理学中的间歇湍流问题说明分数维及分数阶导数的物理意义.由于间歇湍流涡旋不完全充满空间,所以其维数为2<D<3.由于小涡旋所占... 详细信息

分数维由Mandelbrot创立已有30年,分数阶导数在1695年由L'Hospital提出已有400年的历史.本文用物理学中的间歇湍流问题说明分数维及分数阶导数的物理意义.由于间歇湍流涡旋不完全充满空间,所以其维数为2

关键词：分数阶导数分数维间歇湍流扩散

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青藏高原对全球大气温度和水汽分布的影响

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北京大学学报（自然科学版） 2018年第6期54卷 1179-1185页

作者：姚杰温琴沈星辰邵星杨海军北京大学气候与海-气实验室北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871

利用耦合的气候模式CESM,定量研究青藏高原对全球大气温度和水汽分布的影响。通过对比采用真实地形的参考实验(Real)和去掉青藏高原的敏感性实验(NoTibet)发现,去掉青藏高原会使北半球大气变冷、变干,对南半球的影响不明显。北半球中高... 详细信息

利用耦合的气候模式CESM,定量研究青藏高原对全球大气温度和水汽分布的影响。通过对比采用真实地形的参考实验(Real)和去掉青藏高原的敏感性实验(NoTibet)发现,去掉青藏高原会使北半球大气变冷、变干,对南半球的影响不明显。北半球中高纬度从地表至平流层均有强烈降温,地表的降温中心在北大西洋,年平均降温幅度达5oC,高空的降温中心在100 hPa的平流层,年平均降温幅度达2oC。北大西洋和南亚地区湿度减少,南大西洋和东非地区湿度增加。北半球变冷主要是海洋向北经向热量输送减少的结果,一方面增强了北半球的经向温度梯度,导致Hadley环流增强,加强了中低纬地区向北的大气热量输送,部分补偿了海洋向北减少的热量输送,维持了北半球中低纬度的能量平衡;另一方面,使得北半球中高纬度蒸发作用减弱,大气中水汽含量减少,北半球变得寒冷干燥。初步的研究表明,青藏高原对北半球气候有重大影响,影响范围可达北半球高纬度地区。

关键词：青藏高原 Hadley环流经向热量输送

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青藏高原对非洲北部降水影响的模拟研究

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北京大学学报（自然科学版） 2020年第5期56卷 835-843页

作者：陈志宏杨海军北京大学气候与海‒气实验室北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871

利用耦合模式CESM1.0,研究青藏高原地形对非洲北部降水的影响。敏感性试验结果表明,去掉青藏高原地形后,首先,大气环流迅速做出调整,出现自热带大西洋向东北方向至北非的水汽输送异常和自印度洋向西至北非的水汽输送异常,造成北非大气... 详细信息

利用耦合模式CESM1.0,研究青藏高原地形对非洲北部降水的影响。敏感性试验结果表明,去掉青藏高原地形后,首先,大气环流迅速做出调整,出现自热带大西洋向东北方向至北非的水汽输送异常和自印度洋向西至北非的水汽输送异常,造成北非大气水汽含量增加和水汽辐合增强,降水增多。然后,当海洋环流调整到准平衡态时,北大西洋海表温度降低,南大西洋海表温度升高,地表大气温度也发生相应的变化。在南北温度梯度的影响下,原本由热带大西洋向北非的水汽输送发生转向,导致北非的水汽含量减少和水汽辐合减弱,使得降水比前一阶段减少。即便如此,在没有青藏高原的试验中,当海洋环流调整到平衡态时,北非大部分区域水汽辐合仍然强于有青藏高原的真实地形试验,区域平均降水也增多。结果表明,青藏高原的隆升可能在一定程度上加剧了北非的干旱化。

关键词：青藏高原北非降水水汽输送水汽辐合

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估计变动气候中大气和海洋经向热量输送

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科学通报 2013年第15期58卷 1706-1710页

作者：杨海军北京大学气候与海-气实验室北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871

气候系统准平衡态的维持决定于大气-海洋的经向热量输送.由于全球海陆分布南北半球严重不对称,海洋向极热量输送关于赤道也是非对称的.然而,全球热量输送的一个最显著特征就是大气-海洋总经向热量输送关于赤道反对称.这暗示着大气经向... 详细信息

气候系统准平衡态的维持决定于大气-海洋的经向热量输送.由于全球海陆分布南北半球严重不对称,海洋向极热量输送关于赤道也是非对称的.然而,全球热量输送的一个最显著特征就是大气-海洋总经向热量输送关于赤道反对称.这暗示着大气经向热量输送会弥补海洋热量输送的非对称性,同时也说明大气与海洋热量输送之间存在着某种约束关系.对这一基本问题的深入研究有可能揭示一些气候系统的关键约束因素,减少复杂气候系统的自由度或不确定性,使得人们能以更简洁的方式理解气候系统及其变化.在变动气候背景下,大气-海洋经向热量输送的变化以及这二者之间可能存在的"Bjerknes补偿"关系的研究,是目前气候变化研究领域前沿课题之一."Bjerknes补偿"所暗示的大气-海洋经向热量输送的协同变化揭示了海气系统的一个耦合方式,将极大加深人们对复杂气候系统变化的理解.

关键词：经向热量输送 Bjerknes补偿耦合机制

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