基于LabVIEW虚拟海底正压冲固桶基检测仪研究

为了实时检测海底喷冲桩坑的形状和体积,对正压冲固平台海底桩坑坑形声纳分层旋转扫描检测技术进行了研究,运用最小二乘法和分段插值算法实现了3D桩坑坑形实时仿真显示。实验结果表明,该系统具有运行可靠、高效、实时性强等特点。     

大气环流的正斜压流型特征与季风类型

利用 NCEP/NCAR的 1 982～ 1 994年全球 1 2层等压面上的风场资料 ,计算了大气流场的正压分量 (即质量加权垂直平均 )和斜压分量 (即各层实际风与正压分量的差值 ) ,分析了全球冬夏季正斜压流场的分布特征 ,并从地面风场的正斜压流型角度对全球季风进行了分类。指出 :斜压流场和正压流场的季节变化都可以产生冬夏季盛行风向的反转 ,因而都能够产生季风。斜压流场反映了大气中不均匀加热 (主要是海陆热力差异 )所驱动的热力环流 ,而正压流场则主要代表动力作用所产生的环流 ,这对认识季风的性质很有意义。进一步分析表明 :亚洲热带地区、非洲、南美等典型季风区属斜压流型季风区 ,南、北半球太平洋中部的副热带地区也为季风区 ,但属正压流型季风区 ,而东亚副热带地区则属正斜压流型共同组成的混合流型季风区。     

长江口、杭州湾及其邻近海区Lagrange环流的数值模拟研究Ⅰ——正压环流

将长江口、杭州湾及其邻近海域作为研究整体,建立该海区的三维Lagrange正压环流的分阶数值模式,综合考虑径流、东中国海背景环流、风应力和M2,S2,O1,K1 4大天文分潮的综合作用,运用"流速分解法"将环流分为正压梯度流、风生流、潮致余流及零阶环流的非线性耦合流等4个分量,模拟了冬夏两季长江口、杭州湾及其邻近海区的Lagrange正压环流结构.结果表明,零阶环流受东中国海背景环流控制;潮致余流是该海区一个重要分量;杭州湾内正压环流主要由风生流和潮致余流控制.     

夏季副热带相当正压切变线的动力学性质

切变线风场除伴随温度锋区出现以外，也可以在夏季副热带大尺度弱环境风场中伴随狭窄、深厚的强对流加热带而出现。后者的结构是相当正压的（本文称为EBtSL）。除Rossby数Ro=O(du/dt)/f0U以外，决定带状准二维运动系统性质的另一个重要参数是H=(CZ/f0l)2，EBtSL的特点是在跨带水平尺度#Al#a收缩的同时，铅直尺度Z（无量纲）并不随之收缩，因而H～10（斜压锋面，H≤1）。在这种情况下，即使非绝热加热率比温度平流大一个量级，且Ro=10-1／2；O(|d→Va／dt)=10-1／2O(|d→Vg／dt)已不符合经典的地转动量近似，但仍旧能够成为排除重力-惯性波的准平衡运动系统。变化的欧拉时间尺度仍取决于平流，即EBtSL能持续地容纳特大的潜热释放（和降水）。本文给出EBtSL的发展方程和次级环流方程，讨论了EBtSL的基本动力学性质。这些结果把关于典型EBtSL的一系列观测事实逻辑地联系起来，并给予理论解释，表明EBtSL是一种特别有利于持续大暴雨的动力学结构。 典型的EBtSL是长江流域梅雨晚期自由大气层的切变线。其初生机制是低层干-湿气团界带紧南侧бθe/бy2负值最大轴附近的带状CISK。自由大气层中EBtSL形成后，在边界层维持着浅薄温度锋区。本文结合Arakawa-Schubert平衡理论，简要讨论了关于这种系统的动力学全貌。     

南海东北部及台湾海峡环流机制的数值研究

利用1个正压的数值模式研究风应力、黑潮对南海东北部及台湾海峡环流的影响，结果为：（1）以风应力为驱动机制时其流态特别是在台湾海峡的流动具有季节性，但未反映南海黑潮分支的存在；在冬季也未见有南海暖流出现，但在东沙群岛附近海域终年存在着1个气旋涡；（2）以黑潮为驱动机制时，黑潮通过巴士海峡侵入南海海域，并导致东沙群岛附近气旋性涡旋的形成。另外，模式体现黑潮南海分支、南海暖流及台湾暖流的存在，并表明广东沿岸大陆架坡折区底形效应的重要性；（3）以风应力及黑潮入流作为联合驱动机制时，模式的结果似为第1，2种情形结果的叠加。     

陆架和浅海环流的一个三维正压模式及其在渤、黄、东海的应用

本文发展了一种σ坐标下海洋环流的三维正压数值模式,模式中垂直涡动粘性系数由混合长度理论确定,因而可随流场的瞬时垂直结构而变化。计算采用了全部交错的网格结构,对计算稳定性有重要影响的垂直涡动粘性项采用了隐式差分格式。文章应用该模式模拟了渤、黄、东海冬、夏季风生环流,解释了黄海暖流的可能成因,数值计算结果表明,台湾暖流对对马暖流有重要贡献,在东中国东都海域存在南高北低的水位分布,以及地势效应对台湾-对马暖流系统有重要影响。     

东移低涡动力学的初步研究

用一个正压原始方程模式实施了六组试验，研究了东移低涡的动力学。结果表明：无论是切变基流与低涡的相互作用，还是涡块与低涡的相互作用，都可引起低涡强度在短暂时段内增强，但整个积分时段内低涡强度的演变仍呈下降趋势。切变基流、低涡和多个涡块的相互作用，可以改变下降的趋势。正相对涡度切变基流中低涡和涡块的合并，是东移低涡强度得以维持和发展的一个直接的原因。     

热带西太平洋越赤道气流的年际变化对西北太平洋热带气旋生成的影响

利用美国联合台风预警中心的热带气旋(TC)数据以及日本JRA-25全球再分析等资料,分析了6—10月西太平洋上空3支越赤道气流的年际变化对西北太平洋(WNP)热带气旋(TC)生成数量和位置的影响。相关分析结果表明:越赤道气流主要影响140 °E以东TC的生成数量,越赤道气流越强,在该海域生成的TC越多。通过合成分析讨论了越赤道气流强弱对WNP大气低层的风场、垂直风切变、高空散度、低层涡度以及OLR的影响,结果表明:在140 °E以东的热带WNP,以上要素在越赤道气流偏强背景下的配置均有利于TC生成。同时,通过正压能量转换讨论了越赤道气流强弱对WNP TC生成的动力作用,指出在越赤道气流偏强年,季风槽东伸,东部的扰动容易从基本气流获得动能加强形成TC;在越赤道气流偏弱年,季风槽偏西,扰动动能增加的区域主要位于140 °E以西,导致东部海域较少生成TC。此外,无论在越赤道气流强年或者弱年,在TC生成之前的2～4 d均可发现有临近的越赤道气流突然加强的过程,这有可能是触发TC生成的动力因素之一。      

Interaction of typhoon and mesoscale vortex

Under two types of initial tropical cyclone structures that are characterized by high and low vorticity zones, four sets of numerical experiments have been performed to investigate the interaction of a tropical cyclone with an adjacent mesoscale vortex (MSV) and its impact on the tropical cyclone intensity change,using a quasi-geostrophic barotropic vorticity equation model with a horizontal resolution of 0.5 km. The results suggest that the interaction of a tropical cyclone characterized by a high vorticity zonal structure and an MSV would result in an intensification of the cyclone. Its central pressure decreases by more than 14 hPa. In the process of tile interaction, the west and middle segments of the high vorticity zone evolve into two peripheral spiral bands of the tropical cyclone, and the merging of the east segment and the inward propagating MSV forms a new vorticity accumulation area, wherein the maximum vorticity is remarkably greater than that in the center of the initial tropical cyclone circulation. It is this process of merging and strengthening that causes a greater pressure decrease in the center of the tropical cyclone. This process is also more complicated than those that have been studied in the past, which indicated that only the inward transfer of vorticity of the MSV can result in the strengthening of the tropical cyclone.