习近平总书记在视察唐山时的重要讲话:我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一,灾害种类多,分布地域广,发生频率高,造成损失重,这是一个基本国情。新中国成立以来特别是改革开放以来,我们不断探索,确立了以防为主、防抗救相结合的工作方针,国家综合防灾减灾救灾能力得到全面提升。要总结经验,进一步增强忧患意识、责任意识,坚持以防为主、防抗救相结合,坚持常态减灾和非常态救灾相统一,努力实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,从应对单一灾种向综合减灾转变,从减少灾害损失向减轻灾害风险转变,全面提升全社会抵御自然灾害的综合防范能力。防灾减灾救灾事关人民生命财产安全,事关社会和谐稳定,是衡量执政党领导力、检验政府执行力、评判国家动员力、体现民族凝聚力的一个重要方面。当前和今后一个时期,要着力从加强组织领导、健全体制、完善法律法规、推进重大防灾减灾工程建设、加强灾害监测预警和风险防范能力建设、提高城市建筑和基础设施抗灾能力、提高农村住房设防水平和抗灾能力、加大灾害管理培训力度、建立防灾减灾救灾宣传教育长效机制、引导社会力量有序参与等方面进行努力。

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JGR:地磁场发电机过程中粘性扩散的不可忽略性研究

发布时间:2021-09-09

地磁场发电机数值模型的参数取值与实际值的巨大差距,以及描述真实物理过程的地磁场发电机模型对超大规模并行计算资源、数值算法得不到满足的情况下,研究地磁场发电机的数值模拟模型中不同的关键性控制参数之间的相关性、相对比例关系尤为重要,其对揭示发电机理论的物理机制有重大帮助。

针对地磁场发电机数值模型的粘性扩散效应,通常采用比实际地核值大很多的粘性扩散和热扩散值来解决这个问题,例如假设超大的粘性值用以压制小尺度的湍流运动。但对小尺度湍流的抑制是否会严重影响发电机过程的物理本质仍然是一个悬而未决的问题。本研究通过数值模拟系统性研究了粘性扩散在地磁场发电机模型中的作用,得出以下结论:

1. 在弱场和准MAC状态下,粘性扩散效应不可忽略,其对速度场及其特征尺度、磁场、力平衡状态、能量比等具有影响。在弱场状态下,粘性影响速度场及其特征尺度影响较大,对磁场影响相对较小;而在准MAC状态下,粘性对于速度场及其特征尺度的影响相对较小,对磁场影响相对较大。

2. 当粘性接近真实值时,发电机系统的弱场状态逐渐达到CIA平衡,而准MAC状态逐渐达到MAC平衡。本研究所得拟合指数区别于前人研究。

3. 拟合指数的变化由0.52到0.10并不能说明粘性力的作用变小,而是洛伦兹力比惯性力起到了更大的作用。




1 弱场状态下物理场及特征尺度随粘性的变化


本研究的创新之处主要在于从理论模型出发,通过数值模拟直接研究粘性扩散对地磁场发电机模型的影响。通过数值结果分析不同驱动模式下地磁场发电机中扩散效应的物理机制,并总结出适用的比例关系,得出的研究成果丰富了关于外核粘性扩散效应的相关研究。


2 MAC状态有效Elsasser数和有效Rayleigh数快照和有效Elsasser数数值分布图


    研究成果发表于SCI收录国际期刊“Journal of Geophysical Research: Solid Earth”(Dong, C., Zhang, H., Jiao, L., Cheng, H., Yuen, D. A., & Shi, Y. (2021). The non-negligible effect of viscosity diffusion on the geodynamo process. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 126, e2020JB021281. https://doi.org/10.1029/2020JB021281)。 研究受国家自然科学基金项目(41725017, 42004049, 42074072),国家重点研发项目2014CB845906和中国地震局地球物理研究所基本科研业务专项(DQJB19B01, DQJB19B12)共同资助。 


【作者简介】

董超,中国地震局地球物理研究所,助理研究员。2018年毕业于中国科学院大学,获博士研究生学位。从事地磁场发电机数值模拟及岩石圈磁异常结构等研究。主持国家自然科学基金1项,以第一作者在JGR-Solid Earth、地球物理学报等杂志发表论文4篇。Email:kookdc@163.com。