2003年初夏咸宁市一次连续暴雨过程的能量学分析

根据暴雨发生的三个基本条件,使用850hPa、700hPa、500hPa天气图及地面天气图资料,以及不同层次(1000hPa、850hPa、700hPa、500hPa、300hPa)总温度场及比湿场资料,分析了2003年6月23-25日发生在咸宁市的一次连续性暴雨过程的成因。结果表明：能量经向剖面“鞍型场”配置,提供了不稳定能量;比湿经向剖面湿度脊的存在,提供了良好水汽条件;地面存在江淮切变线,中低层存在暖式切变线,中低层至地面长时间维持强辐合天气系统,导致垂直上升运动;强降水落区主要发生在700hPa能量锋及湿度不连续线南侧、高能舌及湿舌北部、高能管北界壁附近、湿度脊下方。     

北京凹陷地震地面运动超声模拟

1976年唐山大地震震害调查表明,北京城区震害异常带的分布与北京凹陷的西北及东南两翼相对应。 垂直于北京凹陷长轴切取场地剖面,分別将覆盖层和基岩简化为均质体,按相似性要求设计模型。设震源位于场地的东南方向,选择与天然地震震源辐射特征相似的发射换能器模拟之,同时采用对不同方向的振动具有不同灵敏度的换能器,来拾取模拟地震地面运动的各分量。 由模拟实验观测得到,在随震中距离增加而衰减的总趋势之上,天坛、前门和西四附近模拟地震地面运动大大加强,这与宏观震害的分布吻合较好。模拟地震地面运动表现为先颠后摇,并且铅垂向振动具有一定强度,水平振动的大能量段持续时间较长,其反应谱呈现双峰乃至多峰形。另外,同一时刻不同地点水平地震力存在差异,这是产生水平力偶的原因之一,1976年唐山大地震时北京城区的地震破坏与上述结果较为一致。 进一步的分析研究揭示了埋藏基岩面形态对地震地面运动影响的物理实质。 本文还就基岩面的变化对地震波影响的规律方面也进行了探讨。      

衰减夹层GPR模拟的时频域全局反射误差

全局反射误差分析是深入研究探地雷达（GPR）吸收边界条件吸收效率的有力工具.基于常规完全匹配层（PML）的标准交错网格有限差分算法必须满足严格的CFL条件限制,即在单位时间步长内,不容许电磁波传播的距离超过单元网格尺寸.为了提高主区域所有网格节点的计算效率,并有效地吸收传播后期出现的低频隐失波,提出基于非分裂递归卷积完全匹配层（UCPML）的旋转交错网格（RSG）GPR正演算法.该算法采用不同的网格交错策略,并在边界条件中引入了吸收低频隐失波的自由可变因子,使得该算法允许选取较大的时间步长,提高了计算效率,并且实现了对低频隐失波的高效吸收.本文首先给出了RSG差分格式,推导了基于UCPML的RSG差分更新方程,探讨了数值色散的稳定性条件,然后以绕射现象严重的衰减夹层数值模拟为例,分别从波场快照、单道波记录、时间域反射误差（TDRE）、频率域反射误差（FDRE）四个方面分析了UCPML与常规PML的全局反射误差,说明了基于UCPML和RSG的GPR正演算法能更有效地吸收低频隐失波.

     

基于土地适宜性评价与元胞自动机模型的城市开发边界划定方法

城市开发边界的划定可以在一定程度上引导城市空间的良性扩张。为了研究边界划定的方法,以我国某港口城市作为研究区域,在空间增长模拟的方向进行探索。研究中借助土地适宜性评价和元胞自动机边界工具,构建既符合生态资源环境要求又符合城市发展需要的边界划定,同时,为了实现城市用地健康和动态管控举措,提出了建立健全土地用地管理机制的要求。     

一个两时间层分裂显格式海洋环流模式(MASNUM)及其检验

A two-time-level, three-dimensional numerical ocean circulation model（named MASNUM） was established with a two-level, single-step Eulerian forward-backward time-differencing scheme. A mathematical model of large-scale oceanic motions was based on the terrain-following coordinated, Boussinesq, Reynolds-averaged primitive equations of ocean dynamics. A simple but very practical Eulerian forward-backward method was adopted to replace the most preferred leapfrog scheme as the time-differencing method for both barotropic and baroclinic modes. The forward-backward method is of second-order of accuracy, computationally efficient by requiring only one function evaluation per time step, and free of the computational mode inherent in the three-level schemes. This method is superior to the leapfrog scheme in that the maximum time step of stability is twice as large as that of the leapfrog scheme in staggered meshes thus the computational efficiency could be doubled. A spatial smoothing method was introduced to control the nonlinear instability in the numerical integration. An ideal numerical experiment simulating the propagation of the equatorial Rossby soliton was performed to test the amplitude and phase error of this new model. The performance of this circulation model was further verified with a regional（northwest Pacific） and a quasi-global（global ocean simulation with the Arctic Ocean excluded） simulation experiments. These two numerical experiments show fairly good agreement with the observations. The maximum time step of stability in these two experiments were also investigated and compared between this model and that model which adopts the leapfrog scheme.     

区域海上溢油应急处理能力评价研究

文章应用数值模拟方法,针对不同等级溢油事故发生时的油膜飘移扩散轨迹进行模拟研究。同时,根据上海港海域水文气象条件和应急处理措施,选取合理的影响因素,建立区域海上溢油应急处理能力评价指标,并对上海港海域的溢油应急处理能力进行了评价与分析。     

有限元法在万宁小海水力学环境数值模拟中的应用

采用Galerkin加权余量法建立二维有限元环境水力学模型,采用不同类型等参数单元拟合不规则边界,采用Newton_ Raphson 法与Gauss型Front法求解方程组,采用时间方向半隐格式增强稳定性.选取海南省万宁小海作为应用区域,对照水文水质实际测验资料,在水动力、盐度和水质(可降解物质)方面展开模拟计算,模拟计算结果与实测值符合较好.     

船载海水温度观测研究

通过研究国家相关海洋观测标准对海水温度观测的规约,结合当前船载水温观测的现状,提出了基于总线的船载磁吸附温度链式观测方法,并对其在结构设计、理论模型、算法等多方面进行了阐述.通过多个竖直分布的温度传感器实时观测,采用自适应参数化算法,有效减少了风浪、海流、热辐射等方面的影响,具有观测层深相对固定、精度高等特点,可实现船...     

颗粒材料数值样本的坐标排序生成技术

颗粒材料离散颗粒模型的数值模拟结果与颗粒材料的数值样本密切相关,随着离散单元在颗粒材料数值模拟领域的广泛应用,颗粒材料的数值样本生成技术日益受到重视。基于RSA模型研究如何使随机生成的颗粒材料更密实,对均匀颗粒而言亦即如何在指定区域内生成更多的颗粒,讨论了4类修正方案,并建议了一种基于坐标排序的样本生成技术。研究表明,在传统的颗粒体随机生成技术基础上,通过对随机生成的x坐标序列或y坐标序列进行排序,可使生成的颗粒材料数值样本更密实。