Estimation of turbulent sensible heat and momentum fluxes over a heterogeneous urban area using a large aperture scintillometer

The accurate determination of surface-layer turbulent fluxes over urban areas is critical to understanding urban boundary layer (UBL) evolution. In this study, a remote-sensing technique using a large aperture scintillometer (LAS) was investigated to estimate surface-layer turbulent fluxes over a highly heterogeneous urban area. The LAS system, with an optical path length of 2.1 km, was deployed in an urban area characterized by a complicated land-use mix (residential houses, water body, bare ground, etc.). The turbulent sensible heat (Q H) and momentum fluxes (τ) were estimated from the scintillation measurements obtained from the LAS system during the cold season. Three-dimensional LAS footprint modeling was introduced to identify the source areas ("footprint") of the estimated turbulent fluxes. The analysis results showed that the LAS-derived turbulent fluxes for the highly heterogeneous urban area revealed reasonable temporal variation during daytime on clear days, in comparison to the land-surface process-resolving numerical modeling. A series of sensitivity tests indicated that the overall uncertainty in the LAS-derived daytime Q H was within 20%-30% in terms of the influence of input parameters and the non-dimensional similarity function for the temperature structure function parameter, while the estimation errors in τ were less sensitive to the factors of influence, except aerodynamic roughness length. The 3D LAS footprint modeling characterized the source areas of the LAS-derived turbulent fluxes in the heterogeneous urban area, revealing that the representative spatial scales of the LAS system deployed with the 2.1 km optical path distance ranged from 0.2 to 2 km2 (a "micro-α scale"), depending on local meteorological conditions.     

A sensitivity of squall-line intensity to environmental static stability under various shear and moisture conditions

Squall lines develop in various climate regions having diverse environmental profiles of wind shear, moisture, and temperature. In order to explore the sensitivity of squall lines to these environmental profiles, we have performed an extensive set of numerical simulations under various shear and moisture conditions in midlatitude-continental and tropical–oceanic temperature environments. From the results of the sensitivity simulations and the analyses of the environmental parameters, it is found that the static stability in a convectively unstable layer is of primary importance in determining the strength of squall lines. Under temperature environments having the same static stability, convective available potential energy (CAPE) and precipitable water content (PWC) well describe the squall-line intensity. Vertical shear also plays an important role in determining the squall-line structure as well as the intensity through the interaction with surface cold pool. The combination of the static stability in a convectively unstable layer, CAPE, and PWC should be examined in diagnosing the intensity of squall lines that develop with an optimal shear for their environment.     

一次湖北暴雪天气的诊断与模拟

利用NCEP GFS资料分析了2007年1月15—16日鄂东南地区降雪过程,对造成暴雪过程的天气系统发生、发展背景场进行分析。并利用中尺度数值天气模式WRF模拟了这次暴雪过程,探讨了其发生发展的机制。天气系统的背景分析表明,这次暴雪过程主要是受700 hPa西南急流和地面冷空气的共同影响而产生的,降水过程与西南急流的变化密切联系。WRF模式较好地再现了此次暴雪的过程。模拟结果表明西南急流的减弱和移出,对应着降雪的开始和停止;在西南急流的左侧,由于低层涡度的增加,使低空辐合、高空辐散,在连续性原理和动力机制约束下导致上升运动的加强是该次暴雪的形成机制。模式结果说明,产生暴雪的上升运动要远小于产生暴雨的上升运动,且在暴雪过程中,中层为上升运动,近地层和高层伴随着下沉运动。     

基于UML模型的空间数据库可视化建模

针对传统数据库模式在建立庞大、多维、关系复杂的地理数据库模型的过程中存在语义表达不清等问题,本文研究了空间数据库模型在传统建模软件中的构建规律,设计了空间数据库模型在UML图中的表达方式及模板库和在XML文件中的存储规则,实现了将XML文件导入GIS数据库后自动生成控件数据库模型。通过在原型系统中的应用,表明了本文建模方法具有可扩展、方便修改、建模可视化的优点。     

基于ArcEngine小区三维排水管网验收系统设计与实现

分析了小区地下排水管网的设计、建设、验收的自动检测系统的必要性,介绍了利用ArcEngine开发GIS软件的优点,实现了小区地下排水管网的三维建模及其自动检测系统,即小区三维排水管网的验收系统;重点讨论了地下排水管网的三维建模方法,解决了以往三维场景中的三维模型只能显示、不能查询编辑的问题。     

一种面向大场景3维显示的地形建模方法

提出一种面向大范围3维场景显示的地形建模方法.该方法基于数字高程模型DEM(Digital Elevation Model)固有的栅格特点,将大范围场景划分成小的子块.根据应用对这些子块的精度要求,采用不同地形建模方法构建相应的细节层次LoD( Level of Detail)模型.最终,通过拼接这些子块模型完成对整个大场景的多分辨率建模,试验结果表明,该算法具有较好的实用性和有效性.     

高精度矢量数据的路面三维自动建模方法

为了解决路面手工三维建模速度慢、工作量大等问题,本文面向规范化处理的高精度矢量数据,对不同路口进行精细化设计,自动生成路面三维模型。首先使用道路高精度三维信息采集软件,在获取的点云数据中半自动化提取准确的道路边线、道路标识线等矢量信息;然后针对不同路口进行精细化线形设计,提出连续四边形重建方法、弯道平滑处理方法、交叉口重建方法及路面标识线投射重建方法;最后对提取的高精度矢量数据进行规范化处理,在满足路面线形设计要求后,借助MAXScript脚本实现路面三维自动化建模。以车载移动测量系统获取的某段道路点云数据进行试验,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于交错网格有限差分法的断面波叠前时间偏移成像影响因素正演分析

断层和断裂带的有效识别是地震资料解释中的重要环节,断层在地震信号响应中以断面波的形式体现,因此断面波成像的质量关系到断层的精细识别与刻画.本文利用精度较高的交错网格有限差分正演模拟方法对断面波成像的影响因素进行了正演研究,主要正演分析的参数包括采集因素中的电缆长度和采集方向,地质因素中的断层倾角、断距、反射系数,以及处理因素中的偏移方法等几个方面.通过正演论证得出：采用合理的采集参数能够提高断面波的照明度;有效结合地质因素能够提高断面波的解释精度;利用合理的偏移方法能够使断层归位更加准确,断面波有效成像.基于以上结论,对于断面波的精确识别与刻画,应综合采集因素,处理因素及地质因素,只有这样才能提高断层的解释精度,有效减小解释误差.     

流域综合管理方法与技术

流域作为一个具有明确边界的地理单元,流域以水为纽带,将上、中、下游组成一个普遍具有因果联系的复合生态系统,是实现资源和环境管理的最佳单元.流域综合管理已经被认为是实现资源利用和环境保护相协调的最佳途径.然而,由于流域综合管理涉及多学科,多部门,内容非常广泛.近年的流域管理还主要停留在一个目标.本文在流域模拟管理研究及实践的相关经验基础上,系统地讨论了流域综合管理实施方法、关键技术以及主要技术问题.     

基岩倾角对盆地地震响应的影响分析

为了研究盆地基岩倾角对盆地地表动力反应的影响,选取了一个跨度2 km,深度500 m的二维成层盆地为研究对象进行有限元动力反应分析。以持时0.25 s的狄拉克脉冲作为输入地震动,探讨了P波和SV波垂直入射时,盆地基岩倾角从10°\,20°\,30°\,40°依次增加的情况下盆地地震反应。结果表明:入射波在倾斜基岩处发生波型转化,同时产生面波,在盆地中心区域发生汇聚;随着基岩倾角的增加地表中心处的卓越频率有减小的趋势。