基于COSMIC资料的大气波导时空分布特征

为了掌握大气波导的发生规律,利用2007年7月至2012年9月的气象、电离层与气候卫星观测系统星座(COSMIC)掩星折射率数据,对海上悬空波导的发生概率、高度、强度和梯度的全球时空特征进行统计与分析。结果表明,波导事件基本发生在海陆交界地区,非洲西岸的波导事件随着赤道辐合带的移动表现季节性变化;波导高度随着海岸距离的增加而增加,高概率发生区域的波导高度相对较高;波导强度季节和时次变化特征显著,强度值集中在10以下;波导梯度值普遍超过-60/km,阿拉伯海地区在春季受携带沙尘的季风影响,出现-120/km的最小梯度值。因此,COSMIC掩星折射率数据能较好地反映海上悬空波导的时空分布特征。     

民用飞机高压空气管路系统累积压力分析方法

本文介绍了一种民用飞机高压空气管路内气体压力累积现象,介绍了区域累积压力的分析方法。民用飞机高压空气管路由高压空气导管和调节活门等组成。在飞机起飞,活门失效或飞行员操作等情况下,管路系统中的调节活门处于关闭状态。由于活门的内部泄露,高压空气在管路系统内部不断聚集,在系统内部不同区域,空气聚集后形成不同内部压力。这一由空气聚集导致的管路压力升高的现象,称为管路系统压力累积。本文针对某型飞机高压管路系统,对管路进行了累积压力水平分析。高压管路系统设计需要确定系统在正常工作过程中的空气工作压力和温度水平,进而确定高压导管和调节活门的验证压力和爆破压力,保证管路和活门在该水平的压力温度条件下不发生失效。确定管路系统累积压力,对高压管路系统的设计和系统控制设计有非常重要的作用。     

利用蒸发波导进行超视距探测的条件研究

蒸发波导是海洋大气环境中出现频率最高的波导,利用蒸发波导实现超视距探测是扩大雷达测量范围的一种特殊方法.其中,雷达实现超视距探测的条件是关键问题之一.根据电波传播理论和蒸发波导特征,从蒸发波导的判别、雷达工作波长和频率、电波射线的初始发射角,以及雷达天线所处的位置等方面分析了雷达实现超视距探测的必要条件.结果表明,要实...     

海面蒸发波导对电磁波传播的影响

阐述了电磁波传播的抛物近似方程数值模型及其步进类型的傅里叶变换解法,利用该模型对海面上高度30 m的蒸发波导中的电磁波进行了数值模拟,并运用模拟结果分析了蒸发波导对电磁波的陷获作用;通过与标准大气折射环境情况进行对比,证实了海洋蒸发波导环境下雷达实施超视距探测的可行性;根据抛物近似方程模式,给出了电磁渡在海洋边界层大气中的传播损耗计算式;最后,给出了电磁波被俘获到波导层中形成波导传播所满足的波长(频率)、发射角度以及发射源与蒸发波导所处的相对位置的关系.     

考虑开挖过程的瓦斯隧道施工通风影响机制——以鸡鸣隧道为例

为研究瓦斯隧道开挖过程中通风设备布置对通风效果的影响机制,以城开高速鸡鸣隧道为研究对象,考虑风筒直径、出风口与掌子面距离、风筒高度三个因素,基于数值模拟方法,进行三因素三水平正交试验;以瓦斯平均浓度数据为基础,研究了瓦斯浓度在施工通风影响下的分布特点,通过极差分析和方差分析研究了9种布置方案下三个因素对三种施工情况下通风效果的影响。研究结果表明:上掌子面顶角、底角及下掌子面底角处,瓦斯分布较为集中,实际施工过程中应加强对该区域的监测;回风侧瓦斯浓度高于进风侧。不同的施工情况下,三个因素对通风效果的影响程度存在差异;即在整体掌子面或仅有上掌子面施工的情况下,三个因素对通风效果的影响程度从大到小依次为:风筒高度、风筒直径、出风口与掌子面距离;仅有下掌子面施工时则依次为:风筒直径、风筒高度、出风口与掌子面距离。在本文研究结论的基础上,提出针对台阶开挖过程中可能出现的不同工况下的以提高通风效率为目的的通风设备布置建议。     

天津地区雾天不同高度湍流输送特征的实验研究

利用天津 255 米气象塔层大气边界层观测资料, 分析雾日各气象要素的特征, 研究湍流输送规律。结果表明: 雾前, 大气湿度较大, 逆温层高度约为 100 m, 辐射雾发生前的逆温强于平流雾; 雾中, 逆温层持续变强、增厚; 雾后, 逆温层出现抬升, 大气呈近中性偏不稳定的层结特征。辐射雾过程的逆温现象比平流雾明显; 辐射雾雾顶较低, 平流雾较高; 辐射雾的消散主要受温度影响, 平流雾主要受风速影响。雾天气过程改变了大气层结结构, 夜间可能呈现不稳定层结状态; 雾前和雾中不同高度的湍流垂直输送微弱, 雾过程后期的水平输送突然增强。辐射雾雾前不同高度的平均动能数值较小, 雾中呈增大趋势, 雾消散阶段逐渐增大, 湍流动能的增大是影响辐射雾消散的重要因素。雾前不同高度平均动能与湍流动能比值的突然增大可能是雾发生的湍流信号之一, 比值剧增之后降至雾前水平则为雾消散的信号。     

Performance comparison of GA,PSO, and DE approaches in estimating low atmospheric refractivity profiles

Particles swarm optimization (PSO) and differential evolution (DE) algorithms based on optimization are employed to estimate low atmospheric refractivity profiles from radar sea clutter. Low atmospheric refractivity profiles are modeled as evaporation ducts. The objective functions, which are used to evaluate the fit of simulated and measured power in estimation procedures, are also investigated at different frequencies such as L-, S-, C- and X-frequency at 10 m/s wind speeds. The results show that all the objective functions are multi-peak functions. The Adjusted Barton Model of radar cross section (RCS) is adopted. PSO and DE algorithms are compared with genetic algorithm (GA) by 200 Monte Carlo simulation estimations. Simulation results indicate that DE has the best global search ability, and PSO has the highest success probability. According to the statistical results, PSO algorithm with the population size 30 is the appropriate way for evaporation duct estimation.     

Observation of mega-dune evaporation after various rain events in the hinterland of Badain Jaran Desert, China

The formation mechanisms of the mega-dunes and lakes in the hinterland of Badain Jaran Desert,China,is the focus of extensive academic research in the field of geoscience,and an often debated topic is whether atmospheric precipitation on the mega-dune can infiltrate to recharge groundwater.In the present study,the probability distribution functions and the return period analysis of extreme daily precipitation based on long-term precipitation records for the southern margin of Badain Jaran Desert and 2-year observation of hinterland precipitation were used to classify precipitation in the desert region.The data of automatic weather station and eddy covariance system in the desert hinterland were used to analyze evaporation on the mega-dune surface after various rain events.The results showed that the rain events in the desert could be divided into three categories.The first is conventional precipitation(CP),which is below 5 mm,accounting for roughly 90%of all rain events in the desert.The second and third categories are ordinary annual maximum(OAM)and extreme precipitation(EP),in which precipitation is roughly 20 mm and more than 40 mm,respectively.The atmospheric precipitation of CP and OAM evaporated from the megadune surface in 1–3 days and 3–4 weeks,respectively.Following an EP event,the mega-dune evaporation was negatively influenced by the upper dry sand layer,and a lengthy period was required for its complete removal.The accumulative evaporation and accumulative precipitation of all three types of rain events indicated that local atmospheric precipitation had no significant contribution to recharging the groundwater system in the hinterland of Badain Jaran Desert.This research will benefit comprehensive elucidation of the formation mechanism of lakes in the hinterland of Badain Jaran Desert.     

中国地区凝结尾数值模拟分析

为了解中国地区凝结尾发生的时空分布特征和环境特征,按照Schmidt–Appleman标准,建立凝结尾发生模型,并基于全国大气探空数据,统计分析了2001年至2017年中国地区凝结尾特征。结果表明,近年来凝结尾的发生数量呈增长趋势,其与年平均湿度呈正相关,相关系数达0.96;大兴安岭地区、陕北地区、青海东南和川北地区以及天山地区是中国地区凝结尾高发地区,华南地区是凝结尾发生数量最少的地区;凝结尾发生数量季节差异明显,春夏多,秋冬少;凝结尾发生时环境的平均温度为-35.2℃,平均湿度为50.4%。高度7 000 m至12 000 m范围内凝结尾发生数量占总次数的79.5%;凝结尾在不同高度层发生的概率不同,调整航空器的飞行高度层,可使凝结尾发生数量平均减少24.9%。     

华北北部半干旱地区夏季大气边界层特征的实验研究

2016年7月3—16日在内蒙古自治区科尔沁地区大气科学与大气环境综合实验站开展科尔沁半干旱下垫面大气边界层野外综合观测试验, 利用 GPS大气边界层精细探空资料, 分析华北北部半干旱地区晴天、阴天和雨天等不同天气条件下的大气边界层结构。采取不同的方法和判据对比确定大气边界层高度, 统计实验期间低空急流特征, 并对近地面湍流特征及地表能量收支状况进行初步的探讨。结果表明: 晴天, 白天的大气边界层平均高度约为1790 m, 夜间约为250 m; 阴天和雨天, 白天的大气边界层平均高度约为980 m, 夜间约为430 m。夜间, 近地面层湍流动能与边界层高度有较强的相关性。低空急流多发生在午夜, 平均高度约为390 m, 强度与高度正相关。     

博斯腾湖流域戈壁地区大气边界层高度特征研究

位于新疆博斯腾湖流域戈壁地区的大气边界层过程受湖泊和戈壁的共同作用, 大气边界层结构具有特殊性。利用2013 年5 月21 日至8 月28 日在博斯腾湖流域戈壁地区获得的大气边界层探测试验资料, 分析该地区大气边界层结构特征。结果显示, 博斯腾湖流域戈壁地区大气边界层最突出的特征是在夏季典型晴天时对流边界层异常深厚, 在所统计的100 天探空资料中, 有45 天大气边界层高度达3000 m 以上, 最高可达4400 m。同时, 探讨深厚对流边界层的形成机制, 认为博斯腾湖流域戈壁地区特殊的大气热力环境以及湖风切变等因素是形成深厚对流边界层的重要原因。     

Gravity wave activity and spectra in the upper mesosphere at Wuhan, China during early March 1996

Sodium layers (75–105 km) were measured by Na lidar on three nights from 1 to 3 of March 1996. The lidar data were used to calculate the relative atmospheric density perturbations and their spectra. The average r. m. s. density perturbations for early March at Wuhan are 5%. The Vertical wave number spectra exhibit power-law shapes with an average slpoes of −2. 12 in the upper mesosphere when the associated density mean quantity of the day was used. Supported by the Fundation of Chinese Academy of Science Ai Yong: born in 1958, Ph. D. graduate student     

Gravity wave activity and spectra in the upper mesosphere at Wuhan, China during early March 1996

Sodium layers (75–105 km) were measured by Na lidar on three nights from 1 to 3 of March 1996. The lidar data were used to calculate the relative atmospheric density perturbations and their spectra. The average r. m. s. density perturbations for early March at Wuhan are 5%. The Vertical wave number spectra exhibit power-law shapes with an average slpoes of −2. 12 in the upper mesosphere when the associated density mean quantity of the day was used. Supported by the Fundation of Chinese Academy of Science Ai Yong: born in 1958, Ph. D. graduate student     

土壤水资源特性分析

提出了土壤水资源的定义,利用实验和观测资料分析了土壤含水量、包气带蓄水量、以及土壤蒸散发量的空间分布特点,通过观测和模型模拟计算的成果分析了土壤蓄水量和土壤蒸散发量多年平均变化过程,分析了不同地下水埋深时的大气降不及地下水对土壤水资源的补给过程和补给特点。     

The first observation of the atmospheric tides in the mesosphere and lower thermosphere over Hainan,China

Fuke (19.5°N, 109.1°E) meteor radar is the first radar of the low latitudes of China, which is used to detect the wind in the meso- sphere and lower thermosphere. In this paper, by using the wind data near three months (1 February-20 April, 2009), we first present the variation of the atmospheric diurnal tide, semidiurnal tide and mean wind in the height range 80-100 km over the low latitudes of China. The results from our analysis are summarized below. During spring months, there are quite strong tides in ...     

山西三大盆地蒸散量的遥感研究

表面能量平衡系统是应用卫星对地观测的可见光、近红外和热红外波段资料,结合实测气象数据或大气模式输出数据,根据表面能量平衡原理估算不同尺度的地表大气湍流通量,从而估算地表相对蒸散的一种方法。在水文地质、NOAA卫星及地面气象数据的基础上,对大同、忻州和临汾3个盆地的区域蒸散进行了估算,评价了区域蒸散的分布规律,并对其影响因素进行了分析。     

新疆博斯腾湖地区气溶胶光学厚度特性地基遥感

为加强新疆戈壁地区沙尘监测,为区域气候变化研究和局地卫星遥感精度验证提供地基观测依据,利用CE-318太阳光度计在博斯腾湖地区2010年4～12月测得的太阳直接辐射数据,应用消光法反演了大气气溶胶光学厚度(AOD)和Ångström波长指数α并分析其变化特征。结果表明,该地区550 nm AOD平均值为0.33±0.22。当α>0.5时,550 nm AOD日均值小于0.25; 当α<0.5时,550 nm AOD日均值大于0.3。AOD日变化在非沙尘天气时有3种类型:平稳型、上升型和下降型。沙尘天气时有3种类型:上升型、早晨傍晚高且午时有低值、早晨傍晚低且午时有高值。AOD季节变化是春季最大,冬秋次之,夏季最小。当地年均大气透明度较好,气溶胶成分单一,沙尘天气是影响当地大气浑浊度的主要原因。     

天线在降低TD-LTE系统大气波导干扰中的运用

通过分析大气波导形成原因及其对TD-LTE系统的影响,阐述了大气波导干扰TD-LTE系统的特征;根据分析结论,提出了以天线调整或替换特殊天线来降低大气波导干扰的具体操作办法,并选取干扰严重的小区进行了实测和对比,验证了方案的有效性。     

基于频率变化平方比的压力管道损伤定位方法

利用摄动原理探讨了基于振动模态分析的结构无损检测技术，并把频率变化平方比应用于压力管道，从理论上验证了该参数的变化是结构损伤程度和位置的函数。并且利用该方法对一钢管进行了数值模拟和试验，结果表明方法简单可行，可为解决工程实际问题提供一定的参考。     

大气扩散应急预报的风场不确定性影响研究

使用WRF模式和CALMET模式, 获得一个40 km区域的细网格气象预报场, 同时利用加入地面观测资料的方法获得当地诊断风场。用随机粒子扩散模式模拟两种风场驱动下的扩散结果, 并比较和评估预报模拟的偏差或不确定性。对 4个季节的代表性月份(1, 4, 7和10月)的逐时排放情况以及4个排放高度的情景进行模拟分析。结果表明: 1) 预报模拟的烟云扩散形态(方向和宽度等)在当地大多数时段内(约占全年的80%)与诊断分析的实际扩散结果一致, 且季节变化不大, 其余时段为扩散形态有中度偏差和有明显差异的情况,二者各占10%左右; 2) 地面轴线浓度的不确定性随下风距离及污染排放高度而变化, 20~100 m各高度的排放结果大致在2~4 km的下风距离出现最大偏差, 但100 m的高源排放在约2 km以内的范围也有很大的预报不确定性; 3) 两种情况造成当地扩散预报结果的明显偏差, 一是气象场预报的局地风场发生重要转变的时间不一致, 使预报风场与实际风场处于转变前后的不同步状态, 从而使污染扩散预报结果出现重大偏差, 二是WRF模式对地面风速的预报系统性地偏大(50%左右), 造成预报模拟浓度结果系统性地偏小。