冰核观测中两种滤膜采样方法的比较

大气冰核观测是研究自然冷云降水和人工影响天气的一项基础性工作,滤膜—扩散云室法是观测冰核浓度的主要方法之一。为检测分析两种滤膜采集方法对冰核观测结果的影响,2011—2015年用自制的大气颗粒物采样器和FA-3型撞击式9级采样器开展了平行采样试验,采集的滤膜样本均在同一静力扩散云室中进行冰核活化显现分析。结果表明：自制采样器较9级采样器观测的冰核浓度高数倍甚至数十倍,但两者随季节和不同气象条件的变化表现出一致的起伏特征。自制采样器适用于对大气中总的冰核浓度分布及理化特征研究;9级采样器适用于对PM₁₀中不同粒径段大气冰核浓度和尺度分布以及理化特征的研究。滤膜法对冰核数量的低估与采样体积成正比,改变采样器气泵的抽气流量和控制采样体积对改进“体积效应”影响均有明显效果。     

基于ENVI-met的福州大学校区冬季热环境模拟与热舒适度变化分析

选取福州大学校园教学区为研究区域,基于典型冬季日背景,运用三维非静力微气候模型ENVI-met,分析模拟校园热环境的差异变化及其热舒适度响应。结合实地勘测,对模型进行校准和验证。结果表明：ENVI-met模型能较好地表征室外热环境,准确预测温度和相对湿度的日变化趋势。混凝土路面、灰色地砖路面行人高度的日平均气温分别比草地高出0.1 ℃和0.3 ℃,逐时最大温差分别为0.68 ℃和0.65 ℃。建筑物阴影和树阴可降低行人高度的气温1.1—1.9 ℃;同一组团在有无遮阴的条件下,平均辐射温度（T_mrt）相差最大可达30 ℃;树木附近和建筑物组团内部生理等效温度（PET）值较小,比硬质路面低2—3个等级。无植被方案下,高温低湿区范围有所扩张,在垂直方向上的增温效应可伸展至10.5 m;风速最大增幅可达1.23 m·s^-1,平均辐射温度较高区域的面积增加了69.25%;热舒适区和热不适区面积分别增加了19.78%和2.03%。     

Land use change under conditions of high population pressure: the case of Java

A long history of increases in population pressure in Java has caused agricultural land use to expand and intensify. More recent land use changes caused the conversion of prime agricultural land into residential and industrial area. Results of a dynamic, regional-scale, land use change model are presented, defining the spatial distribution of these land use changes. The model is based on multi-scale modelling of the relations between land use and socio-economic and biophysical determinants. Historical validation showed that the model can adequately simulate the pattern of land use change. Future patterns of land use change between 1994 and 2010 are simulated assuming further urbanization. The results suggest that most intensive land use changes will occur in Java's lowland areas.     

Experimental analysis on the risk of vortex ventilation and the free surface ventilation of marine propellers

The paper presents a discussion of the ventilation inception and air drawing prediction of ships propellers, aiming to predict under what conditions ventilation will happen, and the actual physical mechanism of the ventilation.Three different types of ventilation inception mechanisms are included in our discussion: free surface vortex ventilation, ventilation by sucking down the free surface without forming a vortex as well as ventilation by propeller coming out of the water. Ventilation prediction is based on a series of model tests, where the propeller is tested in different levels of intermittent ventilation. The use of underwater video gives a visual understanding of the ventilation phenomena.Ventilation by vortex formation has analogies with other phenomena, such as the inlet vortex in pump sumps, ground vortex at the inlet of the aircraft engines and the Propeller Hull Vortex Cavitation (PHVC). The paper includes comparison between Propeller Hull Vortex Cavitation (PHVC) and Propeller Free Surface Vortex Ventilation (PFSVV) as well as comparison between PFSVV and vortex formations of aero engines during high power operation near a solid surface.Experimental data based on several different model tests shows the boundary between the vortex forming, non-vortex forming and free surface ventilation flow regimes. For comparison the following parameters, which determined the intensity of the hydrodynamic interaction between the propeller and free surface have been used: propeller load coefficient c_T, tip clearance ratio c/D, propeller submergence ratio h/R, ambient velocity V_i and flow cavitation/ventilation number σ_cav/σ_vent.     

Experimental and numerical study on vortex-induced motions of a deep-draft semi-submersible

An experimental study on vortex-induced motions (VIM) of a deep-draft semi-submersible (DDS) was carried out in a towing tank, with the aim to investigate the VIM effects on the overall hydrodynamics of the structure. In order to study the fluid physics associated with VIM of the DDS, a comprehensive numerical simulation was conducted to examine the characteristics of vortex shedding processes and their interactions due to multiple cylindrical columns. The experimental measurements were obtained for horizontal plane motions including transverse, in-line and yaw motions as well as drag and lift forces on the structure. Spectral analysis was further carried out based on the recorded force time history. These data were subsequently used to validate the numerical model. Detailed numerical results on the vortex flow characteristics revealed that during the “lock-in”, the vortex shedding processes of the upstream columns enhance the vortex shedding processes of the downstream columns leading to the rapid increase of the magnitude of VIM. In addition to the experimental measurements, for the two uniform flow incidences (0° and 45°) investigated, comprehensive numerical data of the parametric study on the VIM characteristics at a wide range of current strength will also serve as quality benchmarks for future study and provide guidance for practical design.     

冬季大风影响下的渤黄海水交换特征

利用ROMS海洋数值模式对2006年冬季渤黄海的海洋动力环境进行模拟,基于温度、盐度模拟结果,使用谱混合模型进行水团分析,定义了渤海海峡地区的水交换区。并进一步讨论了冬季大风事件对水交换区的影响,给出了冬季大风影响下的渤黄海水交换特征。研究得出,冬季的黄海水团以“舌”形分布于渤海海峡地区,水交换区则表现为沿“舌”形边缘呈带状分布,具有西北——东南的走向趋势,并且在“舌”尖处的水交换面积最大。通过缩小研究范围,发现位于黄海最北部的沿岸海域并不参与渤黄海之间的水体交换。最后研究发现,冬季大风事件对渤海水交换具有促进作用,具体表现为：大风过程使黄海暖流对渤海的入侵更加深入,水交换区向渤海方向伸展,南部的水交换带变宽,河流径流进入渤海后与渤海水的混合区加大,并发生北移。     

青藏高原春季土壤湿度与我国长江流域夏季降水的联系及其可能机理

土壤湿度作为陆面过程的重要因子,对局地及邻近地区的大气环流和天气气候有重要影响.青藏高原的土壤湿度观测站点稀少,时间较短,鉴于此,本文使用经过部分观测站点检验的卫星反演数据,研究了春季高原土壤湿度的年际变化与后期夏季我国东部降水的联系和可能机理.结果表明:在全球变暖的背景下,高原土壤湿度总体呈现出显著增加的趋势,去除该线性趋势后,我们定义了一个高原土壤湿度指数TPSMI来定量表征高原土壤湿度的年际变化特征,发现表层、中层、深层的土壤湿度年际变率趋于一致,且春季土壤湿度与夏季土壤湿度显著相关(相关系数可达0.56).当TPSMI偏大时,即高原东部土壤湿度偏大,而西部偏小时,夏季在高原东部(西部)存在一个潜热(感热)热源,二者共同作用下,在对流层中高层从高原西部经我国大陆直至东北地区激发出一个气旋—反气旋—气旋波列,该波列呈相当正压结构,有利于东北冷涡的加强及冷空气向南爆发;与此同时,南亚高压加强东伸,西太副高西伸加强,低空南方暖湿气流与北方干冷气流在长江流域汇合,伴随着上升运动加强,从而有利于夏季长江流域降水增多;反之,当TPSMI偏小时,夏季长江流域降水减少.     

北京城区二氧化碳浓度和通量的梯度变化特征——I浓度与虚温

根据北京塔7层涡动系统2012年5月至2013年12月的湍流观测数据,分析了北京城区二氧化碳浓度在不同高度层次的日变化和月变化特征,并初步给出不同季节和日变化时间段内二氧化碳的浓度垂直廓线.结果表明:二氧化碳浓度整体随高度而下降;各观测层均有浓度的明显日变化,夏季最为明显,冬季相对平缓;近地层浓度直接受城市供暖、地表植被、交通运输等碳源影响,更高观测层浓度则受对流输送和天气过程影响较大;垂直方向上,冬季浓度变化范围最大,夏季层间浓度变化最明显;在一天中的任何时刻,近地面层二氧化碳浓度的日变化最低值一般出现在夏季,50m以上则出现在春季,浓度最高值总是出现在冬季;根据对二氧化碳浓度四季垂直廓线变化的分析可以看出,边界层二氧化碳浓度强烈受到碳源、下垫面植被、大气稳定度、环境温度和天气过程等因素的影响.     

多相离散随机介质模型及其探地雷达波场特征研究

沥青混凝土是由骨料、沥青胶浆、空气按照一定的体积百分比混合而成的多相非匀质混合物,其骨料、沥青胶浆和空气的体积不等、形状各异、介电特性不同、空间位置随机分布,具有明显的多相、离散、随机介质特征.本文基于随机介质模型理论,(1)测量与统计了介电常数在典型沥青混凝土芯样空间上的随机分布统计特征;(2)估算了沥青混凝土介质的自相关函数及其特征参数(自相关长度、自相关角度等),确定其随机介质类型;(3)提出了量化约束下的多相离散随机介质建模算法,以混合型椭圆自相关函数为基础,构建了不同粗糙度因子的多相离散随机介质模型;(4)构建了不同空隙率的多相离散随机介质模型,正演模拟与对比分析了探地雷达波在均匀介质、连续型随机介质和多相离散随机介质中的传播特征.结果表明:多相离散随机介质模型不仅描述了沥青混凝土的多相、离散与空间随机分布统计特征,而且进一步描述了其各组成物质体积百分比,能更全面、准确地描述沥青混凝土的介质特征,同时也为描述其他类似材料或介质提供了新的方法和途径;在多相离散随机介质模型中,探地雷达波散射强烈,随机、无序传播的散射波相互叠加干涉,形成了明显的随机扰动和"噪声",致使异常体反射波扭曲变形、不连续,降低了探地雷达回波的信噪比和分辨率.研究探地雷达波的随机扰动特征与多相离散随机介质模型参数之间的关系,将为定量评价多相离散随机介质的属性参数提供参考和帮助.     

基于区域航空运输可达性的机场空间布局

构建表现机场腹地与其航空运输网络间相互关系的结构方程模型,明确“二三产业总产值/总人口数/社会消费品零售总额”与“通航机场数/航班密度/通航里程”2个变量组之间的数量关系。基于腹地陆路交通网络和机场航空运输网络,列出机场陆域可达性和航线可达性的数学表达式,并基于乘客的主观感受组合2类可达性指标得到区域航空运输可达性指标,将该指标作为比选机场空间布局方案的标准。以烟台/威海地区为例对不同机场布局方案的场景进行分析,结果表明：在目前的需求形态下烟台/威海地区应设置1个机场,以使旅客享有较好的航空运输服务,使整个区域的航空运输可达性最优。