MASNUM-WAM海浪模式集合Kalman滤波同化研究——Ⅱ.集合样本对同化效果的影响

背景误差相关结构的确定是影响海浪同化效果的关键因素之一。集合Kalman滤波是一种较为成熟的同化方法,其可以对背景误差进行实时更新和动态估计,现已广泛应用于海洋和大气领域的研究。本文基于MASNUM-WAM海浪模式,分别采用静态样本集合Kalman滤波和EAKF方法,针对2014年全球海域开展海浪数据同化实验,同化资料为Jason-2卫星高度计数据,利用Saral卫星高度计资料对同化实验结果进行检验。结果表明,两组同化方案均有效提高了海浪模式的模拟水平,EAKF方案在风场变化较大的西风带区域表现显著优于静态样本集合Kalman滤波方案,但总体上两者相差不大。综合考虑计算成本和同化效果,静态样本集合Kalman滤波方案更适用于海浪业务化预报。     

基于OpenSees的某超高层建筑结构地震响应分析研究

超高层已成为城市发展中的重要建筑型式,而超高层结构体系的抗震性能是当前重要的关注之一。以某实际工程为例,通过“基于性能”地震分析计算平台OpenSees,建立相应的复杂超高层建筑结构有限元模型,并通过基于现场微振动检测技术的动力特性参数识别验证所建立模型的合理可靠性。进而,开展地震作用下结构动力响应分析,主要从基底剪力、层间位移角、结构顶点位移以及损伤破坏等方面进行探讨。研究成果可为复杂超高层建筑结构的抗震设计提供技术支持。     

级配砂石地基条件下核安全级廊道结构地震响应分析

级配砂石处理核安全级廊道结构的软弱地基有良好的发展前景,发展级配砂石地基条件下的廊道地震响应分析模型是评价其抗震安全性的关键问题。以某核电厂废液输送机排放廊道为研究对象,通过引入等价线性法描述近场级配砂石地基的非线性特征,在分析模型底部施加黏性边界模拟半无限空间,在截断边界的两侧施加黏性边界考虑波动的逸散效果,通过无厚度Goodman单元模拟廊道结构与周围地基的摩擦效应,并利用基于有限元法的自由场响应分析实现地震动输入,从而建立了级配砂石地基条件核安全级廊道结构地震响应分析计算模型。最后,通过开展级配砂石与回填素混凝土两种地基处理条件的廊道地震响应对比分析,该模型表现出良好的规律性及工程应用效果。研究成果可为在建项目、后续核电项目此类问题的地基处理提供借鉴与参考。     

考虑强震激励的某核岛厂房非岩性地基不同处理方案的对比研究

如何选取非岩性地基的处理方案对于不满足抗震适应性要求的核岛厂房地基而言具有重要的工程实用价值。结合国内某内陆核电不符合抗震适应性要求的实际厂址条件,给出地基处理方案评价的数值计算模型及分析过程。首先针对该核电工程实际项目,提出嵌岩桩、CFG桩及水泥土搅拌桩三种地基预处理方案,并以规范法验证处理后地基的承载力要求;进而通过建立非岩性地基条件下的桩-土-结构动力相互作用计算模型来综合考虑各方案对核岛厂房的地震响应影响,其中通过引入黏性人工边界和能量传递边界模拟无限地基辐射阻尼效应,采用等效线性法描述近场地基非线性特征,并基于上述有限元模型以全耦合方式考虑群桩效应的影响;最后从满足厂址地基适应性和经济效益两方面进行综合评价,给出针对本工程的最佳设计方案。该分析方法及研究成果可为类似条件下的核岛厂房非岩性地基处理方案的比选问题提供借鉴与参考。     

乳山湾外邻近海域氮和磷的分布与收支过程研究

基于2009年6–9月,2014年5月,2014年7–8月在乳山湾外邻近海域的综合调查资料,分析了该开放海域水体与沉积物中氮、磷营养盐的组成和分布,并在潮汐潮流数值模式计算水通量的基础上分析了近岸开放区域无机氮(DIN)和无机磷(DIP)的循环与收支的主要过程,量化了潮汐潮流、初级生产的消耗与转化、底界面过程与内部循环等过程对氮和磷营养盐循环与收支的影响。结果表明,夏季乳山湾外邻近海域水体DIN和DIP的浓度与分布受陆源输入和潮汐潮流的共同影响,高值均出现在湾口区域;沉积物-水界面存在DIN和DIP从沉积物向上覆水释放的现象,使得底层水体的氮、磷营养盐浓度高于表层水体。氮的收支表明,研究海域水体内部循环过程是初级生产所需DIN的主要来源,占初级生产总消耗量的86%,其次是水交换作用(11%),底界面扩散对初级生产的贡献相对较小(3%);水体DIN的移出主要是通过埋藏、向外海的输送和水体反硝化作用,其比例分别为80%、16%和4%。磷的收支显示,研究海域水体内部循环过程贡献了初级生产所需DIP的91%,其次是水交换作用(9%),底界面扩散对初级生产的贡献小于1%;水体DIP支出主要是通过沉积埋藏和向外海的输送,其比例分别为67%和33%。研究结果表明内部循环过程是近海水体氮和磷获得补充的主要途径,不过外部来源的氮、磷营养盐结构与系统内部具有显著的差异,且系统内磷的埋藏效率要高于氮,其必将对乳山湾外邻近海域营养盐结构和初级生产产生长远的影响。     

UNESCO/IOC-ODC中心第四期培训在青岛圆满完成

<正>2014年11月3日—14日,联合国教科文组织政府间海洋学委员会海洋动力学和气候培训与研究区域中心(简称UNESCO/IOC-ODC中心)第四期培训班在山东青岛成功举办。此次培训的主题为气候模式,来自美国和中国的7位专家学者应邀授课,来自越南、印度尼西亚、马来西亚、巴基斯坦、韩国、斯里兰卡、泰国、瓦努阿图和中国等13个国家的35名学员参加了此次培训班。     

变分同化研究中最速下降算法的一个改进

对于变分同化中经常遇到的多极值问题，一般的优化算法无法解决。以最速下降算法为例，提出一种改进方法，在迭代到某个极值点时，自动跳出该极值点附近去寻找下一个极值点，直到找到满意的最小值点为止。原则上这种改进算法可推广应用到其它优化算法中。     

基于UPFs的珊瑚岛礁场地地震反应分析方法研究

合理且高效地模拟珊瑚砂非线性动力特性、远场无限地基辐射阻尼以及海域岛礁动水压力的影响是进行珊瑚岛礁抗震安全分析的关键技术问题.以通用有限元软件ANSYS为研究工具,基于UPFs二次开发灵活性的特点,建立了适用于珊瑚砂地基条件下的岛礁场地地震反应分析时域计算模型.通过创建一种新的珊瑚砂等价线性单元描述岛礁场地的非线性动力...     

基于CESM1.2.2模拟的浪致混合对末次冰盛期和工业革命前气候的影响

海洋上层垂向混合在模式中发挥重要的作用,以往的研究表明垂向混合的不足使得模拟的海洋温度和混合层深度与观测存在显著偏差。前人提出一种修正方案,考虑波浪产生的垂向混合,将由表面风作用下产生的波浪这样一个实际物理过程的湍混合进行参数化,其结果被证实能够显著提高模式模拟和预报的准确性。本文首次将浪致混合引入海气耦合的古气候模式,基于末次冰盛期和工业革命前2种不同的气候条件,探究浪致混合在海气耦合模式中的作用。在不同气候背景下,由于风场强度的不同,导致末次冰盛期浪致混合的强度小于工业革命前,但2个气候时期都体现出中纬度混合强度最大的特点。将浪致混合加入到气候模式中,模拟结果表明：中纬度海域2个时期都出现海表面降温而次表层升温的现象,但末次冰盛期的表面降温强度弱于工业革命前状态;不同月份下的模拟结果显示,在南北半球的夏季,海洋表层温度的降温最为显著。中纬度海域海洋上混合层深度在年平均条件下2个气候背景时期都出现加深现象,但末次冰盛期的加深程度弱于工业革命前;不同月份下的模拟结果显示,在南北半球的冬季,混合层加深的变化达到极值。另一方面,在高纬度海域,末次冰盛期的海表面温度出现了显著升高,这是由于浪致混合导致海冰的减少进而引发海洋表层升温。最后将末次冰盛期的模拟结果与代用资料进对比,发现浪致混合使得72%的数据点模拟结果与代用数据的差异减少。     

不同地基条件对泳池式反应堆结构地震响应的影响

泳池式反应堆(简称泳池堆)是环境友好型的新型供热源,不同地基条件下反应堆厂房结构的地震响应是进行抗震设计的关键技术参考。以某堆型泳池式反应堆厂房为研究对象,基于ANSYS软件及UPFs的二次开发特点,建立考虑液晃效应的泳池堆-地基三维动力相互作用模型,其中,通过创建黏弹性边界单元来考虑散射波的能量耗散,采用Housner等效力学模型模拟动液压效应,从而开展不同地基对泳池堆厂房结构地震响应的影响分析。分析结果表明：当地基土的坚硬度、刚度逐渐减小时,泳池堆的地震响应变化明显,特别是由岩性地基逐渐变为土质地基时,结构的主应力和层间位移角逐渐增大,而加速度反应谱则逐渐减小。研究成果可为不同型号泳池堆的抗震设计提供有益的参考。