台风“苏迪罗”螺旋雨带造成福州特大暴雨成因分析

受2015年第13号台风“苏迪罗”影响,福州出现特大暴雨。为研究台风登陆前局地强降水与地形的关系,针对福建长乐雷达的0 °仰角数据进行了风场反演,得到福州低空风场在强降雨发生时的结构及演变特征,综合利用NCEP 1 °×1 °再分析资料及福州三维地形数据,探索了福州地区持续性短时强降水的发生原因。结果表明:(1) “苏迪罗”影响期间正值南海季风爆发期,为台风提供了充沛的水汽;(2)强降雨发生时,福州地区存在正涡柱,配合强烈上升运动,为短时强降水的发生提供良好的动力条件;(3)雷达风场反演显示:当福州环境风场为东北气流,有一持久、稳定的分流区出现在福清北部,随着台风靠近,环境风逐渐由东北转为偏东风,分流区的位置也一直向内陆延伸,分流气流与台风环境气流形成了明显的辐合带,激发了螺旋雨带内中尺度对流云团的发生发展,造成短时强降水;(4)台风环境气流进入福州后出现的分流现象与福州的盆地地形有关。      

矿尘气溶胶短波辐射效应的初步研究

在辐射传输模式CRM中引入粒径为0.5、1.0、2.0、4.0、8.0 μm的5段矿尘气溶胶粒子,模拟计算气溶胶对短波辐射通量的影响.计算结果表明:气溶胶引起晴空短波净辐射通量减少;在分布有气溶胶的层内,粒子半径增大、光学厚度增大都会使短波净辐射通量减少;在气溶胶层以上,辐射通量的变化与具体的粒子半径有关.     

华南前汛期旱涝影响因子和预报方法

利用二维风场差异的显著性检验和蒙特卡洛模拟检验等方法，研究华南前汛期旱涝年同期及前期风场差异特征。结果表明西太平洋副热带高压及850hPa贝加尔湖东北部和南印度洋中部的风场异常是影响华南前汛期旱涝的重要因子；前期1月的印度北部和3月的西北太平洋风场异常可能是华南前汛期早涝的强预测信号。分析还表明，3月份北太平洋地区的高度场与前汛期降水有密切关系。最后，建立了华南前汛期旱涝的预报工具。     

山东禹城紫外辐射变化特征及其估测方程的建立

本文对2005～2011年山东禹城地区观测得到的紫外辐射的时间变化特征及紫外辐射与总辐射比值的变化特征进行了分析, 并结合气温、降水和露点温度资料建立了禹城地区的紫外辐射估测方程。结果表明:紫外辐射日累计值的变化范围为0.10～1.20 MJ m-2 d-1, 年平均值为0.468 MJ m-2 d-1;紫外辐射日、季节变化规律与总辐射一致, 季节变化都表现为冬季小夏季大, 最小值出现在1月, 最大值出现在6月, 日变化则呈现早晚小中午大的特征;紫外辐射与总辐射的比值范围为0.023～0.046, 其季节变化特征也是冬季小夏季大, 该比值随晴空指数的增大而减小, 而在晴空指数大于0.5时比较稳定。利用温度日较差(日最高气温与最低气温的差值)建立了紫外辐射估测方程, 决定系数R2达0.80, 平均相对误差为0.19, 估测紫外线等级与实测紫外线等级相差不大于1的数据占95%, 该方法可以较好地进行紫外辐射等级的估测。     

北方浅水湖泊冬季结冰对风生流的影响

为了研究北方浅水湖泊冬季结冰对风生流的影响,采用MIKE21构建山东省聊城市东昌湖水动力学模型,分析真实风场作用下6种风应力拖曳系数对应的模拟流速与实测数据的差异,进一步讨论了冰盖面积对模拟结果产生的影响。结果表明,风应力拖曳系数为随风速连续变化比设置为常数模拟精度提高20%左右,其中采用微风条件下的风应力拖曳系数表达式模拟效果最好。此外,冬季水体结冰对风生流数值模拟影响较大,尤其是在被冰盖所覆盖的水域,风应力对水体流动的作用减弱甚至被抵消。与传统的风生流模拟相比,在北方浅水湖泊冬季风生流模拟中,引入冰场或是对风应力拖曳系数进行相应调整是有必要的。     

浙江近海夏季上升流的遥感观测与分析

利用2004年5-10月NOAA/AVHRR的SST资料和MODIS(SeaWiFS)的叶绿素浓度资料研究浙江沿岸上升流的短周期变化,并结合同期的QuikSCAT风场资料,分析西南季风对上升流的影响.遥感观测结果表明,夏季研究海域内分布有两处上升流,浙江沿岸上升流位于29°-31°N,121.5°-123°E,核心区位于30°N附近,长江口上升流位于31°-32°N,122.5°-124°E,核心区大约在31.5°N附近,两者经常连在一起并呈长舌状分布在浙江沿岸,其沿西南一东北走向两侧具有明显的海洋锋现象.研究海域内低温海水约24-27℃,平均温度约25℃,低温区面积约10000一16000km2,平均面积约13690km2.2004年上升流季节变化明显,6月份出现在海面,7-8月份达到强盛期,9月份上升流开始衰退直至消失.叶绿素浓度结果表明,浙江近海分布有高叶绿素浓度,SST低温区与高Chl-a区在时间、位置和形状上保持较好的一致性.同期海面风场表明,上升流强盛期,海面多盛行偏南风,相反,则盛行偏北风.沿岸风的变化是研究海域内上升流发生短期变化的一个重要因子.     

海洋风场三维可视化方法研究

为更加直观、清晰地表达海洋风场,提高可视化效率,总结归纳出现有的几种主要风场可视化表达方法——符号法、纹理法、粒子追踪法、切片法和表面建模法。对几种算法分别进行描述,针对各算法引入不同分辨率的风场数据进行动态可视化表达,通过比较总结分析各种算法的优势与不足,并提出了改进方案。     

风能方向性参量遥感反演

目前可遥感反演的海上风能参量主要为平均风速和平均风功率密度,缺乏对风能方向性参量的反演。本文建立了以风向频率、风能密度方向分布为核心的风能方向性参量体系及相应的反演方法,使用2007年—2016年ASCAT星载散射计观测数据进行了反演实验,并利用海上现场观测数据对反演结果进行比较验证,通过理论分析和模拟实验对反演方法的数据量需求和误差传递进行了分析。结果表明,90%的反演结果通过了所有的同一性检验,验证了其有效性和准确性;风向频率和风能密度方向分布准确反演所需的最小数据量分别为350条和800条;遥感反演的风速风向数据的误差使得最终反演的风能方向性参量趋于离散,真实的风能方向分布越集中,对其影响越敏感。     

青藏高原公路路基周边风场特征风洞实验研究

路基高度是影响冻土路基工程热力稳定性的一个重要指标。同时,不同高度的路基对其周边风场的扰动也将不同,进而影响到局地的地-气能量交换过程。为揭示不同高度路基对其周边风场特征的影响规律及程度,基于风洞实验,研究了3种环境风速条件下青藏高原典型高度公路路基周边风场分布特征,并进行了量化分区。结果表明：路基坡前为流场减速区,不同高度情况下路基坡前减速区水平范围差异显著。10 m·s^-1环境风速条件下,3、4和5 m高路基坡前减速区水平范围约为1.8、2.2和2.5倍路基高度（H）。在路基坡前减速区0.3~1.1 m高度范围内,随环境风速增加,同一水平高度流场在靠近路基过程中风速的变化率呈下降趋势。路基上部为流场加速区,路肩处风速增长幅度与路基高度呈正相关。路基坡后为低速回流区,路基高度越大,低速回流区水平范围越大,10 m·s^-1环境风速条件下,3、4和5 m高度路基坡后低速回流区水平范围分别约为2.0H、3.0H和4.1H。低速回流区后,流场逐渐恢复到初始运动状态,其消散恢复区水平范围与环境风速密切相关,但与路基高度关系不显著,10 m·s^-1环境风速条件下,3、4和5 m高度路基坡后消散恢复区水平范围均约为9.8H。通过考虑路基高度对其周边风场分布的影响,可为块石、通风管、热管等冻土路基结构的设计和布局优化提供参考。     

环青海湖地区风场特征及其对沉积体系的影响

为分析风场与沉积体系之间的耦合关系,综合运用野外考察、遥感影像解译和气象数据综合分析等手段。分析结果表明：风场的变化除了受控于盛行风系以及季风的变化以外,还受到地貌、湖泊效应产生的湖陆风等因素影响。风场对青海湖沉积体系的影响体现在局部区域气候的干湿、物源的供给量、波浪和沿岸流的强弱程度等方面。局部区域气候的干湿差异性造成地表植被覆盖率有所不同,导致地表的抗风化能力有所不同。抗风化能力较弱的地带为风砂堆积提供充足的物源。盛行风向产生的波浪和沿岸流对湖泊中的砂体产生较强的搬运和改造作用。