台风极值风速的数值模拟及分布模型

为克服台风统计样本的不足,以厦门为例,采用Batts风场模型,利用MonteCarlo数值模拟方法来拟合最大风速的极值渐进分布,拟合结果与实际较吻合.通过3种极值分布函数包括极值Ⅰ型、Ⅱ型、反向威布尔分布以及广义Parato分布(GPD)拟合结果的对比分析,得到100年重现期内极值Ⅲ型分布(即反向威布尔分布)对于厦门地区年最大风速拟合最好,而极值II型的偏差较大,并给出了厦门地区不同重现期内最佳的极值风速估算值.     

运动大气中的耦合方程组同伦分析解析解

近地面声波传播特性受到大气温度、密度、风场特性等大气要素的影响。解析解能够很好地展现声波传播过程中各扰动量的演变过程,且计算量较小。因此,从运动大气的耦合方程组出发,利用推导的声压方程求得点单极子声源的解析解,以此作为初始值,对均匀风场和梯度风场的耦合方程组进行三阶同伦分析近似解求解,对均匀风场和梯度风场进行数值模拟,结果表明,对于相同的点声源,均匀风场和梯度风场的声压传播特性是不同的。     

基于OpenFOAM的正弦形沙丘表面流场特性研究

基于开源计算流体力学软件OpenFOAM,对沙丘表面流场进行数值模拟,将所得到的沙丘表面风速分布与野外观测结果进行对比,验证数值模拟的准确性.在此基础上,获得了距沙丘表面不同高度的速度分布曲线和沙丘表面上的速度矢量场,探讨了数值模拟结果对计算网格的敏感性,考察了沙丘宽高比对流场特性的影响.结果表明:OpenFOAM的标准k-ε模型能够预测低矮正弦形沙丘表面流场的速度转变特性;在贴近沙丘表面的内层,沙丘表面特定高度处的速度分布曲线相对于沙丘轮廓存在相位提前,随着高度的增加,相位提前量减少,速度变化趋于平缓;网格数目对外层速度分布影响较小,但对内层的速度分布则有重要影响;足够多的网格数目是获得精确的沙丘表面流场信息的必要条件,在沙丘流场数值模拟中应当引起重视;保持沙丘宽度不变,随着沙丘宽高比的减小,沙丘表面速度分布曲线的相位提前量变大,背风坡出现回流区,宽高比越小,回流区的长度与强度越大.     

复杂山区水库蓄水影响下的库区桥址风特性数值模拟研究

以某复杂深切峡谷大跨度悬索桥为工程背景,构建桥址区水库蓄水后的地形数值模型,对桥址区进行区域地形风场数值模拟研究.通过36个不同来流工况的对比分析,探讨水库蓄水后的主梁平均风速、风攻角、风剖面以及风速放大系数在不同来流风向下的变化规律.研究表明,山区库区桥址风场特性分布比较复杂:主梁横桥向平均风速随来流风向变化较大,主梁出现较大负攻角效应;典型工况下横桥向风速沿主梁由北岸向南岸递减;多数工况下,桥址区风剖面分布复杂,远不同于常规指数律;桥位出现较明显的峡谷风效应,风速放大系数最高达1.06.研究结果为水库库区大跨度桥梁的抗风设计提供一定的依据.     

基于Sentinel-1A的长江口近岸风矢量场反演研究

选取长江口外近岸海域,以欧空局发射的Sentinel-1A为SAR图像数据源,利用多级小波变换和傅里叶变换获得高精度风向信息,再利用基于GMF的3种CMOD系列模型反演风速,最后将反演结果与同时相的ECMWF模式风场数据以及五组实测数据进行对比.结果表明,除个别包含复杂纹理特征的SAR子图像以外,SAR风场反演精度整体优于ECMWF模式风场.经过多级小波变换后的风向反演结果更优,均方根误差分别为31.6°,29.7°,23.5°.经过二级小波变换之后的整景SAR图像结合风向信息代入到CMOD系列模型中反演得到的风速精度最优,均方根误差控制在0.8 m/s.比较适合长江口外近海海域的是MOD-IFR2和CMOD4,均方根误差分别为1.08 m/s和1.05 m/s.     

双基地雷达合成风场仿真与莫兰蒂台风的风场试验

双(多)基地多普勒天气雷达适于构建局域探测网,对于需进行气象保障的局部区域的对流性降水探测尤为重要。利用双(多)基地多普勒雷达网监测其强降水以及风场结构,通过风场反演了解其风场结构,能够更好地认识中小尺度天气的演变机理,改进短临预报。研究了双基地雷达的合成风场反演方法,通过仿真试验,可获得大气的辐合辐散、旋转以及上升或下沉等三维风场特征。借助福建厦门和泉州的两部多普勒天气雷达的实测资料,构成仿真的双基地雷达探测,分析了"莫兰蒂"台风的降水强度与径向风场回波特征,并反演了二维和三维的合成风场。结果表明,双基地雷达的合成风场方法,可以有效地反演台风的二维和三维风场,为监测台风的精细结构和演变提供了丰富信息。     

大气环境中的亚轨道飞行器再入轨迹仿真

针对亚轨道再入飞行器的高精度轨迹仿真问题,采用了国际上最新的NRLMISISE00大气模式、HWM93水平风场建立了大气参数模拟系统,比较分析了不同模式下影响飞行器运动特性的各种大气参数的区别;利用查普曼公式建立了大气环境中亚轨道再入飞行器的运动方程;结合美国X-33演示验证实验样机,仿真分析了各种大气参数对亚轨道再入飞行器运动参数的影响.研究表明,大气环境对于再入飞行器的影响不容忽略,在实际应用中应该根据具体的任务需求来选择合理的大气模型.     

东海PN断面障碍层和水团的季节变化特征及其可能联系

本文利用PN断面的高分辨率海水温-盐-深剖面测量仪(CTD)温度、盐度和密度资料进行分析,发现PN断面处的水团有明显的陆架水和黑潮水的交汇特征,且随着季节的变化PN断面处的水团特征也发生明显的变化.通过观测资料还确定了PN断面处障碍层是常年存在的而且具有显著的季节变化.采用曲线族拟合的水团分析方法,根据不同季节PN断面上陆架水和黑潮水的混合特征,证明了水团混合在障碍层形成及季节变化中的重要作用,发现障碍层的季节变化与陆架水团和黑潮水团混合的季节变化密切相关.夏季,陆架水团向外海延伸,浮置于黑潮水之上,此时障碍层深度最浅,障碍层厚度最大;秋季,黑潮水离岸最近,将黑潮水与陆架水的交汇处向西压迫至陆架内,此时几乎不存在障碍层,零星存在的障碍层深度较深,厚度是一年当中最薄的;冬季,由于黑潮水的核心相对于秋季向深海移动,使得陆架混合水也相应地向外海拓展,而且此时陆架水与黑潮水的交汇处不只在混合层内而是影响到跃层,此季节障碍层是一年当中深度最深,厚度最厚的;春季,黑潮水的核心以及两种水团的交汇处相对于冬季的位置更向深海移动,所以此时PN断面上的障碍层深度和厚度相对于冬季变化不大,只是位置东移.海面风场和净热通量场通过改变...     

羽毛状沙丘辨析

近年来,随着库姆塔格沙漠研究的深入,中国学者对羽毛状沙丘的争论愈来愈多。本文综合分析了国内外沙丘分类学中关于羽毛状沙丘的论述,确认羽毛状沙丘是复合线形沙垄的变型,其中沙垄主脊构成"羽柄",而叠加其上的次级沙丘脊歧出主沙丘脊,构成"羽毛"。对比分析世界其他沙漠与中国库姆塔格沙漠所谓羽毛状沙丘的形态学特征发现,库姆塔格沙漠所谓的羽毛状沙丘实际上是典型的赛夫沙丘,不应视为羽毛状沙丘。以往根据遥感影像确定的羽毛状沙丘的"羽毛"部分是由地表沉积物反照率对比形成的羽毛状图案,与垄间地的沙埂没有很好的对应关系。羽毛状沙丘是在比较复杂的风况和沙源供应不够充分的条件下形成的。因此本文认为以往关于库姆塔格沙漠羽毛状沙丘的不确切认识概念应予以纠正。     

北半球环状模异常时温度场异常的成因再探讨

关注1~3月的北半球环形模态正异常时, 相应的温度异常的原因, 对北半球环形模态正异常时纬向和经向风的异常、由风场异常带来的温度平流异常进行了详细分析. 分析结果表明: 北半球环形模态正异常时, 纬向风和经向风都伴随有强烈异常, 由二者共同带来的温度平流异常是伴随着北半球环形模态异常时温度异常的主要原因. 纬向风异常带来的纬向温度平流异常是北大西洋和白令海降温趋势的主要原因, 而经向风异常带来的经向温度平流异常则是对美国的升温趋势, 加拿大和欧洲南部的降温趋势的主要贡献因素. 以上两者都会造成欧亚大陆北部的增温, 二者共同作用使得这个区域成为北半球环形模态正异常时增温最为明显的区域.