2011年初秋河南连阴雨期间大气环流 异常机制分析

2011年初秋河南连阴雨期间大气环流异常机制分析     

长江口正压、斜压诊断及斜压预报模式--三维流场数值模拟

建立了σ坐标系下长江口正压、斜压诊断及斜压预报模式三维流场数学模型,采用k-kl二方程紊流闭合模型求解垂向涡粘系数。通过正压模式与斜压诊断模式、斜压诊断模式与斜压预报模式流场模拟结果的定量比较,说明了各种模式对长江口流场模拟精度影响的程度,推荐了长江口流场数值模拟采用的模式。     

中尺度地形背风波的作用及其应用

文中探讨了中尺度地形背风驻波及对天气系统发生发展的影响问题,通过建立一个含类似大别山地形作用的简化数学模型并进行了数值计算,结果表明,当过山气流u取１０１ｍ／ｓ量级,层结参数Ｎ取１０(－３)ｓ(－１)量级,其比值Ｕ／Ｎ约为３×１０３～４×１０３时可出现一种相当正压的地形背风波,其波长近于Ｕ／ｆ～１０２ｋｍ（ｆ为柯氏参数）。结合上述理论结果和实际暴雨个例,分析指出在江淮梅雨期间,当有移动性的暴雨区移至大别山定常背风波的适当位置时,暴雨会得到增幅。     

南海西北部正压潮的数值模拟

利用1/30°分辨率三维POM(Princeton Ocean Model)模式,以M2、S2、K1、O14大分潮作为潮汐边界条件,模拟南海西北部(105.5-115°E,16-23°N)海域正压潮,分析琼州海峡及其附近区域正压潮能通量分布特征。结果表明,研究海域内M2分潮和全日潮都是顺时针传入北部湾,然后自西向东通过琼州海峡,直至琼州海峡东口;计算所得穿过琼州海峡中部(110°E断面)能通量为M2,0.2GW或m1,0.47GW;穿过北部湾湾口(18.5°N断面)能通量为M2,1.0GW或m1,2.5GW;海南岛西部和琼州海峡处潮能耗散最强。     

南海夏季风爆发前后扰动演变及其数值研究

以球面正压涡度方程为数学模型,建立了线性和非线性的数值积分模式,通过在模式中设置不同的基本流场和初始扰动场,研究基流和初始场对扰动发展的作用,揭示在球面正压大气中扰动发展的动力学机制。数值试验结果表明:在线性模式中,扰动的移动和发展与基流的分布有着很密切的关系,基流影响着扰动纬向传播的速度和方向; 在非线性模式中,当基流稳定时,扰动的移动以及传播与线性模式的结果相同,但与线性情况的最大区别在于,此时扰动能量的增长存在上限。同时发现,扰动的发展既依赖于基本气流的分布,也依赖初始扰动的结构;南海夏季风爆发前后的基本流场是正压不稳定的,且这种不稳定在季风爆发时达到最强,这可以成为季风爆发的动力学解释。     

南海北部大陆坡区斜压海流的垂向结构

对南海北部陆坡区一定点站连续28.6d的27个等间隔水层(11,15,…,115m)的ADCP海流观测资料进行正压海流、斜压海流分解, 运用调和分析、功率谱分析和能量计算等方法着重对观测点各水层的斜压海流的时间序列进行研究.得到如下结果:(1)斜压海流向岸分量平均值、斜压海流两分量样本标准差、斜压海流K1分潮流振幅、斜压海流的平均涡动动能以及斜压海流向岸分量功率谱显著的谱峰值的垂向分布均随深度的增加由大变小再变大.(2)斜压海流的日周期显著, 斜压海流的日分潮流的椭圆长轴方向偏NW-SE向, 日分潮流作顺时针方向旋转;斜压海流的日分潮流迟角的垂向分布是:约以67m为界,界面附近水层的迟角变化较大,远离界面的水层的迟角分布较稳定,界面上、下水体的迟角反向;67m层以浅水层, 相对集中在300°附近,67m以深水层,主要分布在120°周围.(3)斜压海流的平均涡动动能较大,约占实测海流平均动能的41%,其向岸分量大于沿岸分量, 且其大小与日分潮流椭圆的长短轴分布相对应.(4)斜压海流功率谱峰值显著周期在24h左右;19与99m层相同,为23.6h,55m层为24.4h;斜压海流向岸分量与沿岸分量功率谱的显著谱峰值的垂向分布有所不同, 前者随深度增加由大变小再变大,后者则随深度增加而减小.     

大地形对正压扰动演变的影响

本文着重研究大地形对正压大气迭加在非均匀纬向基本气流七扰动演变的影响。。用WKBJ方法推导了正压扰动的频率和频散关系以及波作用量所满足的方程。当基本流场定常且存在无限长的东西向山脉时，则有波作用量守恒。据此，获得了正压不稳定的必要条件：即在所考察的平面城内至少在某点或某些点上含地形效应的某一物理量等于零，扰动就可能得到发展。对波包动能的倚时变化的讨论得知．在无摩擦正压纬向非均匀基流的情彤．地形对扰动动能并无直接影响．即导波和曳波分别在西风急流的南侧和北侧得到加强，并分别在西风急流的北侧和南侧强度减弱。扰动的发展由扰动的结构所决定。导波和曳波的波长缩短总伴同其轴线倾向r东西向相联系，而它们的波长伸长总是与其轴线倾向于南北向同时发生。还指出，正压扰动的加强或减弱，与波长的伸长(或缩短)不是必然的联系，它的成立是有条件的。     

陆架陆坡潮成内波的二维三层模式

通过构造一三层模式，研究了在强跃层存在情形下内潮的生成与传播特性。研究表明内潮显著依赖于层化结构（层化强弱、各层厚度）。内潮存在可观的斜压余流，陆架上可达８ｃｍ／ｓ。此外，在陆架坡折区，第二模态不可忽略。     

煤层气综合抽采技术及应用研究

通过在井下大巷实施井下水平井与原有地面U型井对接连通,实现将地面抽采改为井下正压抽采,可解决煤层气地面抽采的诸多不利,有利于降低抽采成本,改进抽采管理水平。目前煤矿瓦斯治理采用的井下抽放方式为常压钻孔负压抽放,在钻孔过程中煤层原始地层压力因快速降压,导致出现损害瓦斯通道的压实效应;正压直接转换为无节制措施的负压抽放,初速过大易造成速敏效应,从而使瓦斯抽采影响范围小及瓦斯浓度和采收率低,而且产量衰减快,增加煤矿井下钻井工程量,经济性很差。为解决这个问题,通过对保德煤矿煤层气综合抽采技术及应用研究,采用井下正压抽采,可以有效提高瓦斯最终采收率,为降低保德煤矿抽采成本开辟了新的途径,项目具有广泛推广价值。     

南海暖流研究回顾

阐述了南海暖流的发现经过,对进一步的观测实验以及形成机制等方面作了回顾,重点是阐述各学者对南海暖流形面机制的看法,并概括出各学者的观点至少存在着４种较大的差异,期望在今后的进一步研究中将会逐步达到一个合理的共识。