太阳活动的周期变化,对天气、气候产生重要影响(Rind,2002;Rind et al.,2008;Zhao et al.,2012;Chen et al.,2015;段明铿和周秀骥,2015)。Gray et al.(2010)指出太阳活动影响气候主要有2种机制:1)太阳总辐射(TSI)机制。太阳辐射到达近地面,被地表吸收可见光与红外,引起地面温度结构的变化,进而改变了行星波的波源。准定常行星波在对流层产生后向上传播,特别是在冬季,行星波可以穿过对流层顶进入平流层(黄荣辉,1984;黄荣辉和邹捍,1989;杨蕾,2006),从而影响上层气候,与Hines(1974)提出的太阳直接辐射强迫改变上层大气相符,也称为“bottom-up”机制(Meehl et al.,2008)。2)太阳紫外辐射机制。太阳紫外辐射被平流层臭氧层吸收,平流层经向温度梯度改变,引起平流层风场的变化,进而影响冬半球平流层行星波的传播(Balachandran and Rind,1995),并通过行星波作用将变化传递到对流层,引起天气气候变化,即“top-down”机制。

太阳信号可在平流层—对流层间耦合传递,Baldwin and Dunkerton(2005)阐述了太阳活动对平流层风的间接作用使得平流层异常下传到对流层。而平流层异常在一定条件下,会对对流层天气气候产生重要的影响(卢楚翰等,2012)。Powell and Xu(2011)研究发现平流层行星波振幅与太阳周期有显著的联系。但是,诸多文献在认识太阳紫外周期对地球大气的影响时,常将辐射或动力过程以概念模型简单讨论,缺乏动力诊断和辐射计算相结合的定量计算。NASA提供的卫星资料Spectral Irradiance Monitor/SORCE发现,在2004—2007年太阳周期下降期,紫外辐射的减小幅度要比之前估计得大4～6倍(Haigh et al.,2010;Harder et al.,2010)。因此,本文采用BCC-RAD大气辐射模式(Zhang et al.,2003),结合紫外辐射变化幅度的新认识,定量计算冬季臭氧短波加热率对太阳紫外周期的响应,并结合动力学诊断,认识太阳紫外辐射变化对北半球冬季平流层不同区域温度异常的影响机制。

3.2 品管圈活动提升圈员综合能力 QCC活动是一项工作环境轻松，观点自由为特点质量管理活动，将问题解决模式由以物为中心转向以人为中心。在开展过程中，圈员不仅掌握了QCC活动工具，同时锻炼主动发现、解决问题的能力；通过相互协作，提高圈员沟通协调能力；在热情积极参与活动中，明确圈员职责，不断提升个人责任心；而个人发现、解决问题的能力的逐步提高，带来个人自信心的树立；在团队协作实施措施过程中不断磨合，锻炼了个人沟通与表达能力，增强了团队的凝聚力。品管圈及圈员在提升综合能力同时在工作中获得很强的成就感。

1 资料和方法

1.1 资料

日本气象局(JMA)的月平均55 a再分析资料(JRA-55)(Kobayashi et al.,2012),本文使用的变量包括温度、纬向风、经向风、臭氧等,考虑到平流层资料的可靠性(卫星资料被广泛同化后),时间选取1979—2012年,水平经纬度网格距1.25°×1.25°,垂直方向从150～1 hPa共13层。

以太阳10.7 cm radio flux辐射通量(http://lasp.colorado.edu/lisird/tss/noaa_radio_flux.html)变化表征太阳活动强弱(Keckhut et al.,2005)。冬季平均标准化后的F10.7 cm指数(图1)代表北半球冬季太阳周期变化,选取每个周期内指数最强(弱)的连续4 a(消除准2 a信号)作为太阳活动偏强(弱)年进行合成。12个偏强年:1979—1982年,1989—1992年,2000—2003年;12个偏弱年:1985—1988年,1995—1998年,2007—2010年。本文重点考虑北半球冬季太阳直射角最小的两个月,12月和1月。其中1月的年份对应于图1中的横坐标,12月的年份则超前一年。

现以磁场作为参考系，导体在磁场中运动时速度方向垂直于磁场，设其速度为v1，电子在导体内部的运动方向与电流方向相反，设电子在导体中运动的速度为v2，据此可计算得出电子相对于磁场的速度为：

图1 标准化的太阳10.7 cm辐射通量的时间序列 Fig.1 Time series of standardized 10.7 cm solar radio flux

1.2 方法

冬季平流层的暖中心位于热带上平流层(图2a、2c)。可由平流层的太阳短波加热解释。但在太阳活动偏强年,低纬度平流层有两个温度正异常中心,分别为上平流层的正2 K和下平流层的正1 K(图2b),都通过了信度检验。1月有类似的温度异常分布(图2c、2d)。

公式(1)、(2)中物理量为常见物理量,不带括号的下标p表示空间微商。

(1)

在计算Brewer-Dobson Circulation(BDC)时,采用的计算公式如下(Andrews et al.,1987):

(2)

在分析行星波传播时,使用E-P通量(EPF)的计算公式如下(Edmon et al.,1980;Andrews et al.,1987;施春华等,2015):

2 研究结果

2.1 平流层温度变化

利用北京气候中心大气辐射模式(BCC-RAD)计算日平均臭氧加热率(Zhang et al.,2003)。模式包含H2O、CO2、O3等7种气体;将太阳光谱分为17个吸收带,臭氧吸收的紫外波段(204～455 nm)及部分可见光带(455～833 nm)。计算臭氧加热率时,根据NASA的SORCE卫星上的Spectral Irradiance Monitor(SIM)光谱资料(Harder et al.,2000;Haigh et al.,2010),紫外波段(200 nm附近)的太阳辐照度在太阳活动强弱年的变化约7%,臭氧采用JRA-55气候平均值,其余衡量气体对短波加热不敏感而被忽略。计算出日平均臭氧加热率。

图2 1979—2012年纬向平均温度(单位:K;深、浅阴影分别表示通过90%、80%置信度检验;“+”号表示正异常中心) a.12月的多年平均;b.12月太阳活动强、弱年的合成差值;c.1月的多年平均;d.1月太阳活动强、弱年的合成差值 Fig.2 Zonal mean temperature during 1979—2012(units:K.Dark and light shaded areas pass significance test at 90% and 80% confidence levels,respectively.“+” represents the center of positive anomaly) a.annual average of December;b.composite differences in December between the strong and weak solar activity years;c.annual average of January;d.composite differences in January between the strong and weak solar activity years

2.2 臭氧短波加热率异常

Gray et al.(2009)曾指出,低纬度上平流层是太阳短波加热的主要作用区。利用BCC-RAD辐射传输方案计算的上平流层1 hPa臭氧加热率(图3)显示,在太阳活动偏强年,上平流层低纬度地区是北半球臭氧短波加热率的正异常中心(图3b),但是,该异常结构仅对应了图2b中低纬度上平流层的暖异常。该加热率的梯度异常,对应了中纬度的温度经向梯度异常。图2b中热带下平流层和中纬度上平流层的温度异常,与辐射加热率并无直接相关,可能与北半球冬季平流层的强烈动力过程及其异常有关。

图3 1 hPa臭氧短波加热率(单位:K/d) a.12月和1月的多年平均;b.12月和1月太阳活动强、弱年的合成差值 Fig.3 Ozone shortwave heating rate at 1 hPa(units:K/d) a.annual average of December and January;b.composite differences in December and January between the strong and weak solar activity years

2.3 行星波振幅变化

冬季半球的辐射平衡无法解释地球的温度分布,动力作用比其他季节更为重要。而北半球冬季的行星波和极涡相互作用(波流相互作用),是平流层最重要的动力学过程。因此,行星波对太阳周期的响应可能对平流层温度变化起作用。在太阳活动偏强年,12月1波的温度振幅在中高纬平流层异常减弱,可达-3 K(约23%,图4)。12月2波的温度振幅也在高纬度异常减小(约34%)。1月,1波和2波的振幅负异常中心仍存在,但减弱,且向极向下移动。可见,太阳周期对平流层行星波亦有显著影响。

近年来，随着土木行业的新材料、新技术、新工艺、新方法的不断涌现，行业规范需要高校的课程设置和选用教材应跟上社会需求，但很多高校使用的经典教材虽然一版再版，但在规范调整、行业动态、新方法、新技术应用等方面未跟上社会发展步伐，教学内容和教学课程体系滞后于行业发展，教师也未能根据行业发展更新教学内容，导致学生的知识体系和能力不能满足当前的工程实践要求。

图4 1979—2012年行星波温度振幅(单位:K) a.12月平均的1波;b.12月平均的2波;c.12月1波太阳活动强、弱年的合成差值;d.12月2波太阳活动强、弱年的合成差值;e.1月1波太阳活动强、弱年的合成差值;f.1月2波太阳活动强、弱年的合成差值 Fig.4 Temperature amplitudes of planetary waves during 1979—2012(units:K) a.annual average Wave 1 in December;b.annual average Wave 2 in December;c.composite differences of Wave 1 in December between the strong and weak solar activity years;d.composite differences of Wave 2 in December between the strong and weak solar activity years;e.composite differences of Wave 1 in January between the strong and weak solar activity years;d.composite differences of Wave 2 in January between the strong and weak solar activity years

2.4 行星波对太阳短波加热异常的响应

12月的北半球平流层,出现了西风急流(图5a),位置与图2a中中纬度最大温度南北梯度区相对应,在平流顶附近达到了50 m/s。EP通量显示,此时行星波从高纬度进入平流层后,受西风急流轴引导,向上且向赤道方向传播,最终在中纬度上平流层辐合(图5a),行星波在此处破碎,从而驱动了平流层的Brewer-Dobson环流,即“向下控制理论”(Haynes et al.,1991;Holton et al.,1995)。

但在太阳活动偏强年,中纬度上平流层西风急流显著增强(大于10 m/s)(图5b),是由图3b该位置的臭氧短波加热率梯度异常相联系,通过热成风原理加速了该位置的西风急流。此时,合成的EP通量表明,太阳活动偏强年,不利于平流层行星波的正常上传,图5b中的蓝色框内,行星波上传减弱了约25%。Chen et al.(2015)使用多元回归分析已发现了类似的行星波被抑制现象。

图5 1979—2012年纬向平均的纬向风(等值线;单位:m·s-1)和EP通量(箭矢;单位:m2·s-2;EPF的水平项和垂直项分别乘以和月的多年平均;b.12月太阳活动强、弱年的合成差值;c.1月的多年平均;d.1月太阳活动强、弱年的合成差值 Fig.5 Zonal mean zonal wind(contours;units:m·s-1) and EP flux(arrows;units:m2·s-2;EPF components are scaled by horizontally and by during 1979—2012 a.annual average of December;b.composite differences in December between the strong and weak solar activity years;c.annual average of January;d.composite differences in January between the strong and weak solar activity years

为了进一步验证行星波上传减弱与上平流层西风急流的关系,将1979—2011年12月2 hPa中纬度(30～40°N)的纬向风与其北侧的(40～50°N)上游的EPF的水平项EPy作了散点相关分析(图6a),相关系数达到0.45,通过了99%的置信度检验。2 hPa中纬度(30～40°N)的纬向风也与其北侧下方(10 hPa,55～70°N)EPF主要上升区的平均垂直通量EPz显著相关,相关系数为-0.61,也通过了99%的置信度检验(图6b)。这说明,纬向风越大,行星波作用通量的绝对值就越小。

图6 1979—2012年12月2 hPa纬向风(30～40°N)与2 hPa EP通量水平项(40～50°N)(a;×108)和10 hPa EP通量垂直项(55～70°N)(b;×105)的散点图(直线为线性趋势) Fig.6 Scatter diagrams between 2 hPa zonal wind averaged over 30—40°N and (a)2 hPa horizontal component of EP flux averaged over 40—50°N(×108),and (b)10 hPa vertical component of EP flux averaged over 55—70°N in December during 1979—2012(×105;Straight line is linear trend)

2.5 Brewer-Dobson环流异常及其对温度的影响

上平流层的中纬度西风急流过强,不利于该处行星波向上向赤道传播,例如Charney and Drazin(1961)指出,北纬45°,当西风大于38 m/s时(考虑牛顿冷却效应,实际临界风速会更小),2波被抑制。因此,图5b中在太阳活动偏强年,上平流层异常偏强的西风急流,将阻碍行星波向中纬度上平流层的传播和破碎,导致更少的波驱动力,根据“向下控制理论”,BDC亦减弱。

按公式(2)计算的12月多年平均BDC及其太阳活动强弱年差异(图7)显示,太阳活动偏强年,在BDC的主要下沉区(40～60°N),BDC减弱了约20%,动力绝热过程冷却了图2b的中纬度上平流层。在BDC的上升区(20～70 hPa,10～25°N),上升速度相应减弱,其动力绝热加热,解释了图2b相应位置的低纬度下平流层的暖异常。1月类似。

图7 1979—2012年12月的平均垂直速度(阴影;标值位于色标上方;单位:10-4 Pa·s-1)和BDC(箭矢;单位:10-2 m·s-1)(a),以及太阳活动强、弱年垂直速度(阴影;标值位于色标下方;单位:10-4 Pa·s-1)和BDC(箭矢;单位:10-3 m·s-1)的合成差值(b) Fig.7 (a)Mean vertical velocity(shaded areas;values above the color mark;units:10-4 Pa·s-1) and BDC(arrows;units:10-2 m·s-1),and (b)composite differences of vertical velocity(shaded areas;values below the color mark;units:10-4 Pa·s-1) and BDC(arrows;units:10-3 m·s-1) between the strong and weak solar activity years in December during 1979—2012

3 结论

采用BCC-RAD大气辐射模式定量计算冬季臭氧短波加热率对太阳紫外周期的响应,并结合动力学诊断,认识太阳11 a周期对北半球冬季平流层温度的影响机制。源于低纬度上平流层的臭氧短波辐射异常(“top-down”)和源于中纬度对流层上传的行星波(“bottom-up”)相互作用,改变了平流层的动力、热力结构。

在太阳活动偏强年,热带上平流层对应臭氧紫外加热的正异常,解释了低纬度上平流层的暖异常。臭氧紫外加热的经向梯度,在中纬度上平流层异常加强,导致西风急流加强,阻碍了行星波的正常上传和破碎。由波破碎驱动的Brewer-Dobson环流也相应减弱,其上升支减弱的动力加热作用,造成了低纬度下平流层的暖异常。

参考文献(References)

没有哪一年的寒冬可以逾越，生活也不可能跳过你不喜欢的那一天。时代的密码就隐藏在或惊心动魄或平淡如水，从不间断的日常里。

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有些人意识到了让别人舒服，别人才愿意帮你，然而对于怎样才能让人舒服却有误解。表哥是个灵光人，平日张口就是过年话，与人聊天总能顺着别人的话说。人家说海景房好，他能附和出一百条好来，还能吟诵几句“面朝大海春暖花开”；人家说海景房不好，他能瞬间总结出一百条缺点，什么风大、湿气重……住在里面活不长。

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冬季阳性率37．69%，高于其他季节，冬春季阳性率37．42%（232／620）高于夏秋季31．79%（185／582）差异有统计学意义，P＜0．05）。

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现在到了关键时候，千万不能沉沦下去。我对自己也对阿花说，我们现在不要检讨了，错与对都不重要，重要的是拉订单，把景花厂维持下去。只要熬过了金融危机，景花厂一定会展翅腾飞，飞到最高。

现场试验采用的静压PHC管桩直径400 mm、壁厚95 mm，试验桩编号为S1、S2，桩长分别为13和18 m，桩长范围内主要土层为粉质黏土，S1桩底土层为粉质黏土，S2桩底土层为粗砾砂.试验桩FBG传感器采用桩身内植入埋设工艺，S1桩身埋设6个测点，S2桩身埋设8个测点.贯入过程桩身轴力分布曲线如图2所示.由图2可见，S1、S2试验桩桩身轴力整体趋势随贯入深度增加而减小.S1桩端进入粉质黏土层，桩端阻力为478.3 kN；S2桩端进入粗粒砂层，桩端阻力为631.5 kN，说明测试效果良好.

本研究以Meta整合的形式较为系统地阐释了我国护生在临床实习期间的真实体验，提示教学医院应重视实习护生需求、感受，从遴选带教老师、优化带教模式、减轻就业压力、锻炼沟通能力、开展心理辅导等方面入手，帮助实习护生顺利完成角色转变。

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对两组学生的理论知识及操作技能进行测试，总分为100分，对两组学生的测试结果进行比较分析。同时要求学生对接受不同教学模式的实践能力进行自我评价，主要包括自主培养兴趣、主动参与实践、充分运用学习时间、自学能力培养、理论知识掌握能力、问题处理情况、团队协作情况、语言表达能力、疾病诊断及鉴别水平、知识运用能力10项内容，每项10分。

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Using the radiation transfer scheme of Beijing Climate Center(BCC-RAD) and the monthly Japanese 55-year reanalysis data from Japan Meteorological Agency(JRA-55),this paper investigates the impacts of 11-year solar cycle on planetary waves and stratospheric temperature in boreal winter.Results show that during the strong solar activity years,the warm anomaly in tropical upper stratosphere is linked with the positive ozone ultraviolet heating,which strengthens westerly jet in upper stratosphere over mid-latitudes.The planetary waves are prevented to propagate to extratropical upper stratosphere where the waves break.The weak wave forcing drives a weak Brewer-Dobson circulation(BDC).The downward BDC anomaly in the tropical lower stratosphere warms the local air by the dynamical adiabatic process.

随着经济的发展和木材需求量的增加，杉木纯林已经不适应现代社会的发展需求。本文主要分析杉木纯林和混交林方面的内容，重点分析了林下植物多样性，得出如下结论：林下植物的多样性指数会受到多因素影响，如物种丰富度、物种数、均匀度指数、植被类型、环境和人为干扰等；本文研究的杉木纯林和混交林的林下植物多样性同样受环境因素的综合影响，某些区域出现物种优势度指数为1.000的情况，主要是因为某一物种在其中占有绝对优势，完全限制了其他物种的生长。

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solar cycle;ozone shortwave heating;stratospheric temperature;planetary wave;Brewer-Dobson circulation