黄土的湿载结构性本构模型研究

土结构性是土结构空间排列几何特征和联结特征所表现出的力学性质,是影响土力学特性的重要内在因素。它与土的密度、粒度、湿度相联系,能够综合反映土的强度、变形等力学特性的变化和发展。从综合反映增湿导致土结构内在主动变化和加载变形导致土结构被动变化两个方面出发,沿用土综合结构势的应力比结构性参数,首先建立压缩、剪切及增湿作用下黄土的结构性演化规律;其次,通过压剪湿作用下黄土的应力-应变特性、屈服破坏特性及其与结构性之间的关系,揭示结构性变化对土力学性质的影响;进而,建立了反映压剪湿作用下黄土结构性发展演化的湿载结构性本构模型。最后通过与试验数据、修正剑桥模型的比较分析,初步验证该模型的准确性。     

Shearing wind helicity and thermal wind helicity

Helicity is defined as H ： V ω, where V and ω are the velocity and vorticity vectors, respectively. Many works have pointed out that the larger the helicity is, the longer the life cycle of the weather system is. However, the direct relationship of the helicity to the evolution of the weather system is not quite clear. In this paper, the concept of helicity is generalized as shearing wind helicity （SWH）. Dynamically, it is found that the average SWH is directly related to the increase of the average cyclonic rotation of the weather system. Physically, it is also pointed out that the SWH, as a matter of fact, is the sum of the torsion terms and the divergence term in the vorticity equation. Thermal wind helicity （TWH）, as a derivative of SWH, is also discussed here because it links the temperature field and the vertical wind field. These two quantities may be effective for diagnosing a weather system. This paper applies these two quantities in cylindrical coordinates to study the development of Hurricane Andrew to validate their practical use. Through analyzing the hurricane, it is found that TWH can well describe the characteristics of the hurricane such as the strong convection and release of latent heat. SWH is not only a good quantity for diagnosing the weather system, but also an effective one for diagnosing the development of the hurricane.     

黄土湿载结构性模型在黄土边坡动力稳定性分析的应用

土的结构性是土颗粒空间排列和粒间粘结综合作用所表现出来的力学效应。在地震荷载作用过程中,天然土边坡的结构性参数主要体现应力和变形的共同作用,反映地震荷载作用过程中应力和变形的协调关系及结构性土的结构损伤过程(即抗剪强度参数的变化规律)。首先通过分析认为用结构性参数来定量判断地震荷载作用过程中黄土边坡的稳定性更具合理性,其物理意义更明确;其次通过分析黄土地区某一天然边坡在Ⅸ度地震烈度作用下的黄土边坡动力稳定性,验证结构性参数作为边坡稳定性分析判据的可行性,且这一方法能定量地确定边坡滑动面的位置及所对应的安全结构性参数。     

一次梅雨期台风远距离暴雨的分析研究

用NCEP 1°×1°再分析资料、MICAPS系统地面站资料、TRMM卫星降水资料以及自动站雨量资料分析了2011年梅雨后期发生在江苏省南京市的一次暴雨过程。结果表明:此次暴雨发生在中高层高空深槽前部、低空切变线附近、低层低涡和地面低压的东北部,是西风带低值系统及其引导的低层低涡与西进北上的"马鞍"台风共同作用产生的。925 h Pa上中国东南沿海位于低层低涡东北部的东南偏东气流影响下,将来自于西太平洋的水汽源源不断向暴雨区输送,为暴雨的发生提供了良好的水汽条件。不仅如此,此东南偏东气流还使得华南和东南沿海地区暖平流明显。低层暖平流输送伴随的小幅增温和水汽输送导致的湿度层增厚,导致南京附近大气层结不稳定是暴雨发生的热力环境。随着"马鞍"台风的西进北上,其北侧副高中的干空气逐渐被卷至中国东南沿海附近,与大陆上的暖湿气流形成明显对比,形成了一条明显的能量锋。与此同时,在长江中游地区,残余的梅雨锋也表现为一条能量锋,两条能量锋在南京附近相接,造成明显的上升运动,从而触发了暴雨的发生。     

热带气旋研究和业务预报进展—第九届世界气象组织热带气旋国际研讨会（IWTC-9）综述

2018年12月3—7日在美国夏威夷召开的第九届世界气象组织热带气旋国际研讨会对国际热带气旋研究和预报预警业务的近期进展进行了充分回顾,并对未来的发展方向进行了系统研讨。过去4年（2015—2018年）,在热带波动和对流对热带气旋生成的影响、复杂环境影响热带气旋路径转向的机理、对流和风垂直切变对热带气旋强度变化的作用机制、双眼墙形成和替换机理、热带气旋变性过程对环境条件的响应、热带气旋气候变化特征、热带气旋多平台观测技术等诸多方面的研究取得了显著进展。同时,在热带气旋生成概率预报、全球模式中热带气旋强度预报改进、热带气旋活动次季节业务预测技术发展以及热带气旋预报不确定性理论等方面也取得积极进展。在综述此次会议的相关议题后,简要讨论中国热带气旋研究和业务发展方向。      

p－σ混合坐标原始方程模式的改进和试验

在五层ｐ－σ混合坐标原始方程模式的基础上，改进成了一个九层ｐ－σ混合坐标原始方程模式。模式为１７×３９个格点，分辨率为５°×５°，其物理过程与五层模式相同。该模式性能稳定，用该模式对１９９４年冬的一次寒潮过程进行了模拟，温压场的主要特征符合实况。由于该模式的垂直分辨率高于五层模式，所以模拟结果优于后者，试验表明模式可应用于业务预报。     

黄土的修正上下加载面模型研究

由于天然沉积的黄土具有显著地结构性,在湿度及荷载变化条件下,其宏观力学特性发生显著的变化。为了分析增湿和加载条件下黄土的结构性损伤演化特性及应力-应变关系的变化特性,引入上、下加载面的概念,在原有超固结及结构性参数的基础上,考虑了含水率变化的影响,定义了新的初始超固结及结构性参数;运用上、下加载面概念,通过引入构度及黄土结构屈服强度,推导了结构性黄土的一般应力-应变关系,并进行了参数的影响变化分析;最后,通过不同含水率条件下的黄土压缩及三轴试验数据与模型预测数据的对比分析,验证了模型的合理性。     

2010年5月6日重庆强对流过程的天气学分析

利用常规观测、NCEP/NCAR再分析、FY-2E卫星、多普勒雷达以及自动站观测资料,对2010年5月6日重庆强风雹、暴雨天气过程进行了天气学分析。详细讨论了各尺度天气系统的发展演变及相互作用关系,并在此基础上提出了此次强对流发生的天气背景概念模型。研究结果表明:这次强对流过程发生在中纬度气旋、反气旋和高空槽增强发展的背景下,地面气旋与反气旋之间的冷锋也在南移中逐渐增强,而中纬度系统与西南地区低压和副热带高压间构成的鞍形场在重庆北侧造成锋生,一方面使得冷锋西段增强,另一方面通过次级环流与中层急流正反馈相互作用,加剧重庆中低层辐合抬升运动,既降低了大气稳定度,又为对流的触发形成提供了有利条件。与此同时,重庆低层始终位于西南地区低压东北部,偏南气流不仅输送了充足的水汽,其伴随的暖平流还与太阳辐射共同造成了重庆低层的显著升温,形成了条件不稳定层结。5月5日夜间冷锋移至重庆地区,锋面附近的强辐合造成了对流的初始发展,这一过程很可能与冷锋进入四川盆地后的下坡地形有关。另外,此次天气过程中副热带高空急流造成的强垂直风切变和高空辐散也为对流的强烈发展提供了有利条件。     

沈阳市乡级人工增雨作业指标预报研究及系统的开发与应用

根据人工增雨作业对预报精细化的需求,结合辽宁部分城市天气预报和多普勒雷达回波实时资料,研究确定了沈阳市乡级人工增雨作业指标及其计算方法,并建立了相应的业务运行及发布系统,分别以文本和图形的形式定时或不定时地发布人工增雨作业指标预报信息,可为人工增雨作业提供更准确、更精细的指导预报,提高了人工增雨的作业效率。     

辽宁省非职业性一氧化碳中毒气象预报方法

利用统计学方法,对2003年11月至2007年3月辽宁冬季采暖期的气象资料进行普查,分析可能引发非职业性一氧化碳中毒事件的天气形势和气象条件。结果表明：不利于一氧化碳扩散的主要天气因子包括存在混合层且混合层高度较低、地面风速小、空气湿度大等。根据普查结果并借鉴了大气污染潜势预报等级划分标准,将非职业性一氧化碳中毒气象条件潜势预报分为五级,其中五级为最严重级别。结合高等级（四级和五级）天气实况和烟、霾和雾等不利于污染物扩散的天气现象出现日期对天气环流形势进行了普查,得出4种主要的天气环流型。利用2007年11月至2008年3月辽宁冬季采暖期实况资料对预报等级标准和天气形势场分型进行检验,结果显示本预报方法所定义的等级划分标准以及天气形势场分型具有实际业务应用价值。