Understanding the dynamical-microphysical-electrical processes associated with severe thunderstorms over the Beijing metropolitan region

The Dynamical-microphysical-electrical Processes in Severe Thunderstorms and Lightning Hazards(STORM973)project conducted coordinated comprehensive field observations of thunderstorms in the Beijing metropolitan region(BMR)during the warm season from 2014 to 2018.The aim of the project was to understand how dynamical,microphysical and electrical processes interact in severe thunderstorms in the BMR,and how to assimilate lightning data in numerical weather prediction models to improve severe thunderstorm forecasts.The platforms used in the field campaign included the Beijing Lightning Network(BLNET,consisting of 16 stations),2 X-band dual linear polarimetric Doppler radars,and 4 laser raindrop spectrometers.The collaboration also made use of the China Meteorological Administration’s mesoscale meteorological observation network in the Beijing-Tianjin-Hebei region.Although diverse thunderstorm types were documented,it was found that squall lines and multicell storms were the two major categories of severe thunderstorms with frequent lightning activity and extreme rainfall or unexpected local short-duration heavy rainfall resulting in inundations in the central urban area,influenced by the terrain and environmental conditions.The flash density maximums were found in eastern Changping District,central and eastern Shunyi District,and the central urban area of Beijing,suggesting that the urban heat island effect has a crucial role in the intensification of thunderstorms over Beijing.In addition,the flash rate associated with super thunderstorms can reach hundreds of flashes per minute in the central city regions.The super(5%of the total),strong(35%),and weak(60%)thunderstorms contributed about 37%,56%,and 7%to the total flashes in the BMR,respectively.Owing to the close connection between lightning activity and the thermodynamic and microphysical characteristics of the thunderstorms,the lightning flash rate can be used as an indicator of severe weather events,such as hail and short-duration heavy rainfall.Lightning data can also be assimilated into numerical weather prediction models to help improve the forecasting of severe convection and precipitation at the cloud-resolved scale,through adjusting or correcting the thermodynamic and microphysical parameters of the model.     

青藏高原河流网络高分CubeSat遥感监测

河流网络是地表水循环的重要组成部分,如何实现河流网络动态监测已成为河流遥感研究的热点。近年来,以PlanetScope为代表的CubeSat小卫星已具备了米级空间分辨率、1 d重访周期的优势,这为河流网络高时空分辨率动态监测提供了可能。本文以青藏高原长江源区的通天河流域（227 km²）为研究区,选取2017-05—2017-10 5期3 m空间分辨率CubeSat遥感影像,增强河流横纵剖面特征自动化提取了河流网络,研究了通天河流域河流网络动态变化,对比分析了3 m CubeSat与30 m Landsat 8、10 m Sentinel-2所提取的河流网络,以及5种现有水体数据集（GRWL,GSW,FROM-GLC 2017,OpenStreetMap,HydroSHEDS）。研究结果表明：（1）研究区内河流网络5月水系密度较低（0.38 km^-1）,7—8月河流网络进入丰水期,水系密度显著增加至0.61 km^-1,9月河流网络进入平水期,水系密度趋于平稳（0.53 km^-1）,随后迅速退化并于10月开始冻结,水系密度迅速降低至0.37 km^-1;（2）采用高空间分辨率CubeSat所提取的河流网络能够识别更多细小河流（河宽3—30 m）,CubeSat所提取的河流总长分别为Landsat 8、Sentinel-2所提取河流总长的1.6倍和1.3倍;（3）CubeSat所提取的河流网络水系密度高于现有水体数据集（2.9—12.4倍）,弥补了现有水体数据集无法反映细小河流的不足。     

AO0235＋164射电波段宽带谱指数周期性变化的研究

收集了AO0235＋164天体射电4．8GHz和14．5GHz波段的光变测量数据,并获得了长期的光变曲线,从光变曲线可以看出其活动是非常剧烈的。利用Jurkevieh方法和自相关函数方法分别对AO0235＋164射电波段宽带谱指数进行周期性分析,并对流量和谱指数进行相关性分析,研究结果表明：（1）AO0235＋164天体射电波段4．8GHz-14．5GHz对应的宽带谱指数,可能存在5．30年的光变周期,与Liu等人用功率谱法在射电波段发现其流量密度可能存在5．59±0．47年的光变周期基本吻合;（2）宽带谱指数与流量密度之间存在相关性。     

开挖过程及围护结构对地铁车站抗震性能的影响

为了研究开挖工序以及围护结构作为永久结构在明挖车站的抗震设计校核中的作用,基于以灌注桩作为支挡结构的郑州市某明挖结构地铁站,采用Plaxis2D建立二层单柱双跨矩形框架式有限元模型,采取硬化土本构,建立考虑分步开挖、和不考虑开挖的模型,进行有无围护墙及不同墙厚抗震验算。研究结果表明:侧墙作为主要抗侧力构件,在地震荷载作用下,不考虑开挖时结构上部弯矩设计值偏小31%,侧墙和底板的设计偏于保守,弯矩偏大87%和64%。在顶中底板和下部侧墙的计算偏差呈现出随深度增加的变化趋势,如不考虑开挖的下部侧墙剪力计算偏差由36%增加至122%。而连续墙的刚度的折减对结构内力造成的影响在5%以下。因此在该种软土地层的抗震设计中需要考虑开挖以及设计年限内的地连墙对结构弯矩设计的影响,重点对剪力墙底部、以及中柱的顶部和底部进行内力校核。     

阻尼器连接填充墙在柔性框架结构中的应用研究

阻尼器连接填充墙采用黏滞阻尼器与主体框架结构连接,是一种新型填充墙与框架的柔性连接方式,能满足柔性框架结构的大变形需求。为使得阻尼器连接填充墙达到最优的力学性能,结构布置和构件力学参数的选择十分重要,采用有限元软件ABAQUS分别建立了柔性钢框架结构和阻尼器连接填充墙-框架结构的有限元模型,考察不同阻尼系数阻尼器连接填充墙的抗风、抗震和抗倒塌力学行为。数值模拟结果表明,经过对阻尼器阻尼系数优化取值后,阻尼器连接填充墙在风荷载作用下不会开裂且最大应力值仅为嵌砌刚性连接填充墙的1/3,主体结构加速度地震响应可降低48%左右,并能保证墙体在罕遇地震作用下不倒塌。最后给出阻尼器连接填充墙设计流程。     

利用常熟地震台同场地形变仪记录检测对比地球自由振荡信号

利用常熟地震台同场地观测的洞体应变仪、体应变仪、水管倾斜仪、垂直摆倾斜仪记录数据,采用小波变换与功率谱密度估计方法,检测2011年3月11日日本9.0级大地震激发的地球自由振荡信号,其中检测到47个球型基频振型（₀S₃—₀S₄₉）、15个环型基频振型（₀T₅—0T₂₅）以及部分球型谐频振型,与地球初步参考模型（PREM）理论频率值基本符合,表明检测结果较好。对比结果显示：水管倾斜仪检测球型振荡振型能力最强,垂直摆倾斜仪检测环型振荡振型能力最强;体应变仪可检测到清晰的环型基频振型,且信噪比较高;倾斜仪对自由振荡信号的检测能力优于应变仪。