山體效應

山體效應主要指隆起地塊的熱力效力。巨大山體（山系或高原)創造其周圍的氣候，在任給定的海拔高度上，隆起地塊的表面積越大，山體對其本身和周圍環境的影響也就越大。山體作為突起的熱島，太陽輻射被吸收并轉換成長波熱能，其溫度遠高于相同海拔自由大氣的溫度。山體越大，其氣候和低地上空的自由大氣相比變化也越大。在建立山體和熱量平衡間的相互關系時，應考慮其緯度位置，大陸度、云量、風、降水及地表狀況。一般來說，較大山體的氣候效應類似于大陸度增加，其溫度變幅比小山體大。山體越大，植物生長的上限越高，垂直自然帶的相應界線也越高。山體效應在山體內部比邊緣地區明顯，如青藏高原東南部山地森林上限自邊緣向內部遞升（相同緯度比較），作物種植上限也有類似的變化趨勢。主要指隆起地塊的熱力效應。巨大山體（山系或高原）創造其周圍的氣候，在任何給定的海拔高度上，隆起地塊的表面積越大，山體對其本身和周圍環境的影響也越大。

山體效應對山體本身也有影響，與低地相比，山地的氣壓、氣溫和濕度都有所降低，而日照和輻射則有所增加，到一定的高度時有較大的降雨量、在山坡上，多種不同氣候帶的分布，與從赤道到兩極氣候帶的分布有些相像。在低緯度地區，高度可起調節溫度的作用，因此，即使在赤道上，高山也會終年積雪。在山地，每天的風向都要變換一次，和海陸風的情況差不多。一般來說，較大山體的氣候效應類似于大陸度增加，其溫度變幅比小山體大。植物生長的上限較高，垂直自然帶的相應界線也高。山體效應在山體上比邊緣地區明顯。

隆起地塊的熱力效應，即隆起地塊對其本身和周圍環境的熱力影響。

地震動的山體地形效應問題屬于局部場地條件對地震動的影響范疇。汶川地震之后，記錄到了大量主、余震山體地震動記錄，結合“明燈一號”人工爆破山體地形地震動記錄以及汶川地震震后現場與地形效應相關的震害調查資料，本文對地震動的山體地形效應進行了詳細分析研究，取得了一些認識和結論。
通過對山體地形效應地震動記錄的處理分析，得到了山體地震動的加速度、均方根加速度、90％持時以及頻譜的基本特點。針對觀測記錄中相當數量山頂的地震動反應水平低于山底的異常現象，本文分析了山底水平自由地表覆蓋土層、輸入地震動頻譜特性以及山體卓越頻率特性對山底和山頂地震動反應的影響，發現當水平自由地表場點有覆蓋土層時，在低水平地震動輸入下，覆蓋土層未進入強烈非線性狀態，因此對地震動輸入中不同頻段范圍的頻率成分產生不同程度的放大作用，從而對水平自由地表覆蓋土層地震動反應產生放大，而山體由于其振動特性的緣故，對高于其卓越頻率的地震動頻率成分產生明顯的濾波作用，從而導致山體的地震動反應水平低于水平自由地表。
山體地震動反應水平與地震動輸入中的頻率成分有直接關系，當頻率成分與山體卓越頻率相近時則容易引起山體共振，從而對輸入地震動產生放大效應；當頻率成分高于山體卓越頻率時，山體對地震動中的高頻成分產生明顯的濾波效應，從而對地震動產生抑制作用；山體對地震動中低于其卓越頻率的頻率成分沒有明顯的影響。
針對傳統傅氏譜譜比在確定山體地形效應影響方面的缺點，通過對地震動反應譜譜比進行分析，本文基于能量譜的概念提出了均方根反應譜譜比的方法。結果表明，該方法消除了傳統傅氏譜譜比方法基于某一頻率點的放大幅值來確定山體地形效應的隨機性和不合理性，可以作為一個合理的方法來確定山體地形對輸入地震動中某一頻段范圍內地震動能量的放大效應。
山體地震動的偏振效應與山體的幾何形狀有很大關系，孤立的圓形山包很難發生偏振，而狹長的山梁則容易發生偏振。通過將地形效應觀測臺陣的兩水平向加速度記錄按照山體走向和橫向進行分解，對山體走向、橫向地震動的幅值、90％持時和頻譜進行分析，得到了山體偏振效應的基本特點。對輸入地震動頻譜特性和山體走向、橫向的振動特性進行分析發現，山體發生偏振效應與輸入地震動中的頻率成分有很大關系，山體的橫向地震動反應水平并不總是大于走向。例如竇??劍?詿笳鹱饔孟律教搴嵯蚱?翊笥謐呦潁??誚?⌒≌鹱饔孟攏?蚴親呦蚱?翊笥諍嵯潁?湓?蚴竊詿笳鹱饔孟攏?淙氳卣鴝?鬧械推島橢懈咂島?慷己芊岣唬?捎諫教搴嵯虻淖吭狡德勢?蛑械推擔?虼舜笳鶉菀滓?⑸教搴嵯蜆艙瘢???⌒≌鷸械母咂島?糠淺７岣唬?械推島?亢萇伲?虼瞬蝗菀滓?鷙嵯蜆艙瘢??疑教搴嵯蚧岫孕≌鷥咂黨煞植??瞬ㄗ饔茫?傭?賈律教搴嵯虻卣鴝?從Ρ淙酰??教遄呦虻淖吭狡德勢?蛑懈咂擔?諦≌鹱饔孟攏?教遄呦蚋?菀追⑸?艙裥вΓ?傭?允淙氳卣鴝???糯笮вΑＡ磽猓?教逭穸?鈉?裥вτ氬煌?德食煞值牡卣鴝?芰看笮∫燦泄叵怠
通過對陡坎、山梁兩種典型地形進行二維數值模擬計算，討論了P波和SV波垂直入射以及斜入射條件下不同坡度地形模型的地震動反應特征，并分析了地形模型自由地表覆蓋土層對地震動反應的影響。結果表明，地形對自由地表的地震動反應影響明顯。
對于陡坎模型，在水平方向上，斜坡坡腳對地震動反應有明顯的抑制作用，坡角越大，抑制作用越強。斜坡上的地震動水平隨著高程的增加而變大；陡坎地形頂部前緣對地震動有明顯的放大作用，坡角越小，放大作用越明顯，而隨著與坡頂距離的變大，放大作用逐漸減弱，在遠離陡坎斜坡的兩側，地震動反應逐漸接近水平自由地表反應。
對于山梁模型，在山體兩側斜坡上，決定其地震動反應水平大小的是入射波傳播方向與斜坡坡面的夾角，夾角越大，山體在水平方向上的地震動反應水平越高，而在豎直方向上的地震動反應水平越低。通過對地震波斜入射條件下不同位置的地震動反應時程進行對比，發現由斜入射產生的水平自由地表行波效應明顯。
通過對在SV波垂直入射條件下，兩種地形不同位置上覆土層對自由地表地震動反應的影響進行分析發現，水平自由地表覆蓋土層的地震動反應水平有可能高于地形與其上覆土層綜合作用下的地震動反應。上覆土層的地形斜坡地震動反應相對于無覆蓋土層的巖石斜坡地震動反應并沒有明顯的放大，其原因是由于覆蓋土層位于傾斜的斜坡，入射地震動的傳播方向相對于土層為斜入射，在這種情況下，土層對入射的地震動放大系數與入射角度有很大關系，對于SV波，土層的放大系數隨著入射角度的增加而變小，在臨界入射角度處達到最小值。

地理學（一級學科）；自然地理學（二級學科）