内域波动数值模拟的显式方法

如何更精确高效地模拟大型、复杂系统内域的波动是发展和完善近场波动数值模拟技术的一个重要研究课题。内域波动的数值模拟通常采用计算量较小的显式方法,但现有的时空解耦显式有限元方法的精度只有二阶;低精度不仅影响数值模拟的精度,而且制约着计算效率的提高。鉴于此,本文旨在探索内域波动数值模拟具有更高精度且稳定的显式方法。作者发展了内域波动数值模拟的现有显式有限元解耦技术,提出了一种高精度且稳定的显式数值模拟方法。     

非绝热条件下的波流相互作用与大气能量循环

在传统的波与流相互作用理论的基础上, 推导了准地转框架下包含非绝热效应的E-P通量, 证明了由Eliassen和Palm导得的波动能量关系与由Lorenz导得的大气能量循环关系的一致性. 大尺度定常波的波动能量传播过程实质上是大气能量循环过程的一部分, 大气中的平均流能量向波动能量的转换就是局地波能通量散度的全球质量积分, 也即是局地波动能源的全球积分.利用NCEP/NCAR资料对北半球各纬带不同季节大气波动能源和E-P通量的诊断分析表明传统的绝热条件下的E-P通量仅能表征冬季的波能输送情况, 其他季节必须要考虑非绝热加热的影响.     

基于分数阶时间导数的黏弹性衰减VTI介质中平面波传播

目前在地震勘探频带范围内通常假设品质因子Q与频率无关,且呈衰减各向同性.事实上,相比较速度各向异性,介质的衰减各向异性同样不可忽视.本文将衰减各向异性和速度各向异性二者与常Q模型相结合,建立了黏弹性衰减VTI介质模型,并基于分数阶时间导数理论,给出了对应的本构关系和波动方程.利用均匀平面波分析和Poynting定理,推导出准压缩波qP、准剪切波qSV和纯剪切波SH的复速度、相速度、能量速度以及品质因子的解析表达式.对模型的正确性进行了数值验证,并分析了qP,qSV和SH波在介质中的传播特性.数值试验结果表明：本模型能够实现理想的恒定Q行为,表现了品质因子和速度的各向异性特征,显示出黏弹性增强将导致能量速度和相速度的频散曲线变化剧烈;速度和衰减各向异性参数与传播角度之间的耦合效应对qP,qSV和SH波的速度和能量影响明显;qP,qSV和SH波的频散曲线和波前面随着衰减各向异性强度的改变发生显著变化,其中耦合在一起的qP和qSV波变化趋势相同,而SH波与它们呈现相反的变化规律.本研究为从常Q模型角度分析地震波在衰减各向异性黏弹性介质中的传播特征奠定了理论基础.

     

中国邻海海-气热量、水汽通量计算和分析

使用长年代、高质量海洋气象观测资料,选用适合研究海域的计算参数,按2°×2°网格计算了中国邻海（黄、渤、东、南海及140°E以西西北太平洋）辐射平衡和海-气热量、水汽通量,讨论了它们的年、月分布和时空变化,并以海面热量净收支为主要指标进行了海洋气候区划。     

蒸发波导环境下风浪对电磁波传播影响的数值模拟研究

蒸发波导是一种特殊的大气波导,在其中传播的电磁波信号会被陷获在近海大气层中,实现超视距传播。受海表面温度、湿度、风速、微波频率等因素的影响,海洋蒸发波导环境中的微波传播特性起伏变化很大,规律十分复杂。以往的工作主要通过计算这些气象因素对蒸发波导条件下大气折射率剖面的影响来分析它们对路径损失的作用,其结果与实验数据仍有较大差异。本文在一定的蒸发波导条件下,利用一维分形海面模型产生海面"地形",将其作为抛物方程电磁波传播模型的边界条件进行计算,得到相应的路径损失,并与传统计算方法进行对比,分析了不同蒸发波导高度、不同频率及不同接收天线高度时的数值模拟情况,可为舰艇通信系统或者雷达系统的设计提供相应的依据。     

能量原理在确定岩石节理抗剪强度方面的应用

为了确定剪胀节理的剪切强度，人们已开始运用能量原理研究岩体结构面（Ｌａｄａｎｙｉ和Ａｒｃｈａｍｂａｕｌｔ，１９７０）。本项工作基于分析规则的粗糙起伏面，并且假定其是不可变形的。自然条件下的复杂岩体结构面中，很难辩认出要测量的有代表性的起伏角。Ｌａｄａｎｙｉ和Ａｒｃｈａｍｂａｕｌｔ通过假定等价结构面的张开度和结构面的有效起伏将其成果推广到天然节理。显然，这种等量假设不是普遍适用的，而且可能导致结构面     

IDM模型分析及其影响力改进算法

影响力传播模型IDM用于挖掘和分析BBS上观点领袖以及热门话题,它主要以影响力作为衡量标准。通过简化影响力运算法则,对IDM模型进行改进,使其更加直观。此改进后的IDM模型可运用到社会网络中,能更深刻的揭示出社会网络中各通信个体间的相互影响和距离,从而更好地了解和研究社会网络。     

盛夏一次地面冷锋过境引发局地大暴雨的成因分析

利用常规观测资料、风廓线雷达和变分多普勒天气雷达分析系统(VDRAS)反演资料,从大气环流形势、垂直结构特征和对流发生发展机制等方面,对2017年7月21日地面冷锋后华北地区发生的一次局地大暴雨过程成因进行探讨。结果表明:(1)局地大暴雨发生在副热带高压北抬、低层回流冷空气侵入的背景下,暴雨区位于地面冷锋后约300 km的冷空气一侧,850 hPa低空切变线是主要的影响系统。(2)在低层回流冷空气作用下850 hPa以下表现为环境温度直减率小于湿绝热递减率(γγ_s)的稳定层结;同时受副热带高压北抬影响,700—500 hPa层结不稳定性加强,不稳定层结位于边界层稳定层结之上,具有冷区“高架对流”特征。(3)低层冷垫对应下沉运动,暖湿气流上升运动位于冷垫之上,1.4 km高度附近的中尺度辐合线对高架对流的触发起到了重要作用。(4)带状中尺度对流系统东移缓慢,并呈现明显的后向传播和列车效应特征,是导致降水持续时间长并造成局地大暴雨的主要原因。     

夏季青藏高原低涡背景场的动能收支分析

本根据青藏高原气象科学实验期间的资料，对青藏高原低涡发展的背景场进行了动能收支分析。其结果表明，表藏高原暖涡生成后，青藏高原上空的背景场不利于暖涡的维持和发展，这可能是高原暖涡生命史短的动力学原因。