用变分法修正黑河试验数据的初步研究

为了对黑河试验观测资料进行订正,利用一个一维边界层垂直扩散模式和以拟牛顿极小化算法为基础的最优化方法建立了一个变分同化系统,其中,目标函数相对于控制变量的梯度用扰动法求取.并利用模式资料和黑河试验若干时刻的观测资料进行了一些数值试验.试验证明,将初始场变量与模式误差系数同时作为控制变量加以调整,能够有效调整初始场观测资料.并且,用变分同化方法能够较线性插值(时间、空间)方法更有效、合理的修正黑河试验观测资料场的种种缺陷.     

GIS系统支持下应用地籍资料进行南京市城市土地利用现状图的编制研究

本文介绍了一种在GIS系统支持下、应用地籍资料编制城市土地利用现状图的方法，并在南京市城市土地利用现状图的编制工作中进行了应用。     

散粒体中锚杆间距的锚固效应研究

采用细观数值模拟方法研究散粒体的锚固效应,基于随机模拟技术生成三维多面体颗粒及其在空间中的分布,在随机散粒体不连续变形模型的基础上将砾石锚固试验进行数值实现,分析加锚散粒体材料的宏观与细观力学性能,研究加锚密度及其与颗粒粒径的关系对散粒体力学性质的影响,并探讨锚杆在散粒体材料中的作用机制。分别建立不同锚杆间距和不同颗粒粒径的数值试样,数值模拟结果表明：散粒体锚固数值试验能够较好地反映不同加锚散粒体结构的变形规律与锚固效应;散粒体材料的宏观特性与其细观组构的演化密切相关;锚杆加固散粒体的作用机制为加锚散粒体内形成压缩区,挤压加固作用提高了散粒体间的接触作用力,散粒体结构的整体性得到加强并能承受一定荷载;不考虑锚杆长度的情况下,当锚杆间距小于3倍的散粒体平均粒径时,锚杆能够有效地加固散粒体形成稳定结构。     

GPS弯曲角资料在WRF模式中的同化试验——对台风“森拉克”的影响分析

实现了在WRF模式中GPS掩星弯曲角资料的三维变分同化,正演算子采用大气一维球对称假设条件下,Abel变换方法计算弯曲角。以2008年13号台风“森拉克”为例,研究了COSMIC弯曲角资料对台风预报路径、强度及降水等的影响。与控制试验及台风实况的对比结果表明,同化COSMIC弯曲角资料后,在24小时预报以后,对台风路径预报有较明显的改进效果,路径预报误差平均降低约67.5%;但台风强度预报整体偏弱。分析认为,同化弯曲角资料后,台风附近形势场的改进是提高路径预报的原因。由于弯曲角资料本身存在水平分辨率较低的问题,以及对流层底部信号质量不如中上部和平流层是台风强度预报偏弱的重要原因。      

软刚臂单点系泊系统静力特性分析

软刚臂系泊系统是一种利用压载质量为浮式生产储油装置(FPSO)提供回复力的单点系泊方式。为快速准确地评估多铰接组成的软刚臂系统的受力状态,避免应用高复杂度的有限元软件,进而快速完成优化设计等任务,建立一种静力计算方法十分有必要。因此,针对由刚臂(YOKE)、柔性系泊腿和压载舱组成的刚柔多体系统,以分解组合的方式,提出一种二维静力计算方法,用以研究FPSO软刚臂系泊系统的静力特性。该方法主要依靠软刚臂的几何构型,在有限铰接约束下,形成非线性静力平衡方程,建立了压载舱式水上软刚臂单点系泊系统二维静力平衡计算算法。采用OrcaFlex、SESAM等软件开展了理论和数值对比分析,同时与系泊试验结果开展验证分析。对比结果表明,文中所提方法计算精度较高,可为软刚臂单点系泊系统的研究提供可靠支持。     

DOT2008A海面地形模型在我国邻近海域的精度评估

文中首先介绍了DOT2008A模型建立的原理和方法,利用我国48个长期验潮站19 a连续观测数据验证DOT2008A模型的精度,其均方差为0.118 m,残差的标准偏差为0.086 m;联合多源测高卫星建立的海面地形模型数据验证DOT2008A的精度,均方差为0.106 m,残差的标准偏差为0.099 5 m,且其残差分布图基本符合正态分布。从实验结果来看,DOT2008A模型在我国周边海域精度较高,其建立方法较为合理,转化应用价值较高;同时与多源测高卫星建立的海面地形比较结果来看,验证了自主建立的海面地形模型的正确性,对建立我国高精度海面地形模型具有重要的借鉴意义。     

一种建立局域无缝海图深度基准面的方法

根据海洋测绘中垂直基准构建的需求,提出了一种基于主成分-逐步回归分析的建立局域无缝海图深度基准面的方法。在此基础上,利用中国某海区多个验潮站深度基准面值及分潮调和常数振幅,建立了该海区局域无缝深度基准面值回归方程。实例计算表明,该方法所建立的局域海区无缝海图深度基准面值能够达到厘米级精度,可为海图深度基准面体系的重新构建提供技术支持。     

基于卫星资料梯度信息的新型变分同化方法对于台风数值模拟的研究

卫星资料凭着卫星遥感的全球性、连续性和高频次观测等优势,成为一种重要的非常规资料源,但卫星观测仍然存在各种各样的观测误差,其中包含由于观测偶然性所造成的统计学上的随机误差及仪器本身和辐射传输模式等造成的系统性偏差,这些误差在很大程度上影响了卫星资料的质量。文中提出了一种能有效订正卫星观测资料系统性偏差的梯度信息同化算法,该方法用一个梯度算子进行模式变量与观测变量的梯度变换,从而达到订正系统性偏差的目的。本文利用WRF（Weather Research Forecast）模式及其同化模式WRFDA（WRF Data Assimilation system）,以及AIRS（Atmospheric Infrared Sounder）资料,对台风“圆规”进行了实际的数值模拟和同化试验,数值结果表明,梯度信息同化方法能明显改善台风路径的模拟,在处理可信度较低的资料时仍然适用。另外,通过同化诊断分析,发现卫星资料的系统性偏差对于台风数值模拟有较大影响,而文中提出的梯度信息同化方法能较好的解决此类问题。     

基于复杂网络的岩土颗粒材料分散性失稳先兆研究

岩土颗粒材料在达到Mohr-Coulomb塑性极限之前可能已经发生了没有明显局部损伤的全域准均匀破坏,即分散性失稳。近年来,网络科学工具在颗粒材料环境中的应用为研究其失稳破坏现象提供了有趣新颖的洞见。采用离散单元法对不同初始密实度的颗粒体系进行等体积应变加载路径的数值试验,发现初始状态越松散的颗粒体系越有可能发生分散性失稳;采用网络科学的理论和方法分析颗粒接触网络的拓扑结构特性和演化规律,发现颗粒材料分散性失稳的结构根源是颗粒接触网络完全崩塌。将颗粒体系划分为强、弱接触系统以构建强接触子网络、弱接触子网络和强−弱接触子网络,研究颗粒接触网络及其3个子网络的特征量演化,结果表明：当颗粒材料开始处于不稳定状态时,易受扰动的弱接触系统的部分接触先失效,导致强接触系统失去其稳定支撑作用而降低承载能力。随着加载的继续,系统通过非局部的自组织过程导致接触结构的全面崩塌,最终触发整体分散性失稳。因此,先于整体失稳的部分弱接触的失效,可视为颗粒材料分散性失稳的关键性临界征兆。