多平台热带气旋表面风场资料在台风结构分析中的应用

本文利用2007-2014年美国海洋和大气管理局的多平台热带气旋表面风场资料(Multiplatform Tropical Cyclone Surface Wind Analysis,MTCSWA)对西北太平洋和南海区域内共210个编号热带气旋进行了统计分析。结果表明,MTCSWA资料中的最大风速(V_(MAX))相较最佳路径强度偏弱10%~15%,对于较弱的台风存在一定的高估。最大风速半径(R_(MAX))与台风强度之间存在一定的线性关系且在不同区域具有不同的分布特征。由于R_(MAX)与台风的强度有关,对于强度达到强热带风暴以上级别的各个海区内台风其结构差异不明显,而对于强度较弱的台风(强热带风暴以下)其最大风速半径具有一定的区域分布差异。对台风各级风圈半径的分析结果显示:7级风圈半径通常是东部大于西部,而10和12级风区半径没有这种现象。利用MTCSWA的内核区高分辨率对1215号超强台风布拉万分析发现,在其内外眼墙置换过程中,内外眼墙之间的距离(R_2-R_1)逐渐减小,内眼墙的风速(V_1)逐渐减小,而外眼墙的风速(V_2)逐渐增加,且在此过程中伴随有台风强度的短暂波动。最后结合MTCSWA资料和数值预报讨论了一种台风结构参数的客观估计方法,其检验结果表明该方法对R_(MAX)和各级风圈半径均有一定的估计能力。     

基于混合层模型反推Argo表层温度和盐度

提出了海表温度(SST)和海表盐度(SSS)可统一由混合层深度内对应的平均温、盐度作零阶近似的理论假设,据此利用Chu等提出的最大角度法构建混合层模型,并考虑障碍层和补偿层的影响,得到合成的混合层深度,从而实现了基于混合层模型反推SST和SSS。以太平洋海域为例,分别利用WOA13气候态(1-12月)资料、TAO逐年逐月资料以及历史船载CTD资料检验了这一假设。不同资料检验结果均表明,反推得到的SST、SSS与实测值相关性较高,两者之间残差也较小。将此方法应用于Argo剖面,反推出对应的SST和SSS,并利用逐步订正法对散点资料进行客观分析,生成2004年1月-2014年12月逐年逐月的1°×1°的网格化SST和SSS。对网格资料进行检验,结果发现由Argo反推的SST和SSS气候态分布特征与WOA13资料非常相似,差异不大;与TAO实测资料相关性较好,甚至略高于同类型网格资料与TAO资料的相关系数;EOF分析表明,无论是空间还是时间的主要变化模态,与同类型的网格资料符合性较好。综合来看,构建的混合层模型可以用于Argo表层温、盐度的反推,获得较高质量的SST和SSS,能较好弥补Argo缺乏表层资料的不足。     

陇海—京广线沿线河南段年最大风速和年最大积雪深度重现期研究

为对陇海线和京广线提速160—250 km速度段最大风速和最大积雪深度的气候可行性进行论证,根据从建站到2006年陇海—京广线沿线12个气象观测站历年最大风速和最大积雪深度资料,利用Gumbel分布、Weibull分布和Gamma分布对各站最大风速和最大积雪深度的重现期进行了分析。结果表明:陇海线和京广线交叉点上的郑州气象观测站年最大风速具有极为显著的线性下降趋势,每10 a风速减小2.85 m/s;年最大积雪深度没有明显的线性趋势,以波动变化为主。各站年最大风速和最大积雪深度均具有明显的阶段性变化特征。无论是年最大风速,还是年最大积雪深度,多不能拒绝其服从Gumbel、Weibull和Gamma分布的假设,但以Weibull分布形态为主,服从Gumbel分布形态的只有商丘和虞城2站的最大风速及许昌、中牟、开封和兰考4个气象观测站的最大积雪深度。百年一遇的年最大风速多在20.00 m/s以上,最大值为郑州的26.79 m/s;最大积雪深度则均在21.90 cm以上,最大值同样出现在郑州,最大积雪深度为30.83 cm。     

基于索引点的GPS异步环搜索算法

针对当前GPS数据处理软件不能全面检查GPS异步环的问题,该文提出了基于数理统计原理的搜索GPS异步环点索引算法。该算法利用数理统计的方法,通过GPS测站点在不同时段的重复情况,利用重复点作为异步环搜索的起始点,利用树形搜索的方法判断重复点之间能否构成异步环,在此基础上从GPS基线向量中抓取基线组成异步环,解决了异步环检查存在遗漏的问题,可以快速、无遗漏地搜索出所有异步环。该算法基于沈阳市GPS网实例数据计算结果表明:点索引算法可以全面快速地搜索出GPS三边异步环,解算GPS基线粗差,并且评估GPS基线解算精度。     

基于位置搜索的宗地自动出图方法

针对宗地图存在绘图不准确、工作量大等问题,利用GIS强大的空间分析和制图功能,设计开发了一种宗地自动出图模块;并将宗地图转化成dwg格式图件,实现了CAD-GIS-CAD的无缝链接工作模式;将GIS引入宗地图内业工作,拓展和丰富了宗地图数据处理方式。该模块实现了批量读取宗地地块,自动提取宗地四至信息,快速生成界址线,灵活、合理标注界址点号、宗地号等标注信息,自动添加图廓、图幅号、比例尺等地图要素等功能,实现了制图、出图自动一体化。     

基于广义第二类beta分布的洪水频率分析

精确计算设计洪水值对水利水电工程规划设计至关重要,其关键问题之一是选择合适的分布函数。目前多数研究仅选取单一的频率分布线型进行洪水频率分析,其设计洪水结果具有较大的不确定性。研究引入一种新的广义分布函数,即第二类beta分布(Generalized beta distribution of the second kind,GB2),进行洪水频率分析。该四参数分布具有较好的灵活性,基本可拟合任何偏度和峰度的曲线。采用最大熵原理推求分布函数的参数。研究利用科罗拉多河流域数据检验广义第二类beta分布函数的拟合效果,并将所提分布与水文中的其它传统分布进行比较分析。结果表明:四参数的广义第二类beta分布非常适于水文频率分析,其拟合效果基本优于水文中的其它传统分布。     

天山地块强震活动的时空特征研究

通过对天山地块近百年地震活动时空特征分析表明: ① M_S≥7.0地震沿块体边界成带分布, 南边界带强于北边界带, 南、 北边界带的西部强于东部, 南天山西段是地震活动水平最高、 复发周期最短、 强震序列类型最复杂、 地震危险性最大的地区; ② 地震活动在时间上显示出准周期性, 表现为M_S≥7.0地震具有活跃与平静的交替性及5级以上地震活动度曲线的起伏变化; 最大熵谱计算地震活动度的显著周期为40年, 小波分析给出40年左右周期系数的时间曲线表明, 7级以上地震都发生在曲线由最高值至最低值的下降段, 而上升段为强震的平静期; ③ 在强震活跃期及平静期, 中强以上地震(M_S≥5.0)在块体的不同部位(地块南、 北边界带及块体内部)的分布状态和活动水平存在明显的差异, 在活跃期南、 北边界带中强以上地震的集中性和成带性强, 且彼此活动水平差异小, 但与块体内部差异大; 而在平静期南、 北边界带的活动水平差异大, 块体内部地震活动显著增强; ④ 在活跃期, 天山地块南、 北边界带强震活动存在一定的呼应关系, 当一个边发生强震后, 另一边在数天至数年也存在发生强震的可能。     

禁忌搜索在确定土坡危险滑动面中的应用

在土坡稳定的计算过程中常采用经典的极限平衡法。对每一条可能的圆弧滑动面通过条分法计算其安全系数,最小的安全系数就代表了土坡的实际安全系数。在此过程中,滑动面的圆心坐标和半径可以视为安全系数的函数,滑动面的圆心坐标和半径是自变量,安全系数就是函数值。这样,土坡安全系数的计算过程实际上是对安全系数这个函数求极值的过程。通过将土坡的安全系数视为圆心坐标和滑弧半径的函数,应用连续变量的禁忌搜索技术计算土坡稳定安全系数,提高土坡稳定计算的可靠性。     

禁忌搜索在边坡稳定分析中的应用

在禁忌搜索和极限平衡分析的基础上,提出了全局确定边坡最小安全系数的禁忌搜索方法,并建立了响应的模型;该方法是一种启发式的全局搜索方法,可以搜索出全局最小安全系数,同时还能确定出与之对应的最危险滑动面。将该方法应用于不同几何形状和土层信息的边坡稳定分析中,结果表明,提出的方法能够避免局部最小解,并能搜索到全局最小安全系数。     

基坑潜在隆起破裂面的Dijkstra组合优化搜索法

运用弹塑性有限元程序计算基坑围护结构与土体任意一点在开挖前后的应力状态,根据选定的屈服准则计算其极限状态函数值,通过有限元网格节点及其坐标,采用“人机对话”的优化方法选择坑底最大可能的隆起破裂面的起点和终点,通过Dijkstra算法找出基坑土体最可能发生坑底隆起破坏的潜在破裂面的形状及位置,并求出相应的安全系数。大量数值计算和实测资料表明：潜在破裂面终点的位置对围护桩插入比不敏感,而潜在破裂面起点位置则随围护桩入土深度的增加而逐渐靠近围护桩。搜索法得到的潜在破裂面突破了以往人为给定破裂面形状和极限土压力假定的限制,工程算例证实了基于组合优化Dijkstra算法的潜在破裂面搜索法的有效性和实用性。