Multifractal Characteristics of Intermittent Turbulence in the Urban Canopy Layer

The multifractality of energy and thermal dissipation of fully developed intermittent turbulence is investigated in the urban canopy layer under unstable conditions by the singularity spectrum for the fractal dimensions of sets of singularities characterizing multifractals. In order to obtain high-order moment properties of smallscale turbulent dissipation in the inertial range, an ultrasonic anemometer with a high sampling frequency of 100 Hz was used. The authors found that the turbulent signal could be singular everywhere. Moreover, the singular exponents of energy and thermal dissipation rates are most frequently encountered at around 0.2, which is significantly smaller than the singular exponents for a wind tunnel at a moderate Reynolds number. The evidence indicates a higher intermittency of turbulence in the urban canopy layer at a high Reynolds number, which is demonstrated by the data with high temporal resolution. Furthermore, the temperature field is more intermittent than the velocity field. In addition, a large amount of samples could be used for verification of the results.     

基于模糊逻辑的风廓线雷达功率谱数据质量控制研究

随着风廓线雷达组网观测系统建设的推进,质量控制是提高风廓线雷达观测资料应用效益的重要环节。通过介绍风廓线雷达回波信号的产生机理、信号与数据处理流程,研究了风廓线雷达多普勒功率谱的湍流回波与干扰回波的特征,给出了功率谱的特征量,提出了基于模糊逻辑提取大气湍流回波信息的质量控制方法,改进了多普勒速度估算的准确性。为检验质量控制方法的可靠性,以合肥2008年6月4日10:42:16(北京时,下同)东波束和8日10:36:20西波束的多普勒功率谱数据处理为例开展了风廓线观测资料质量控制的个例试验分析,结果表明处理后观测资料的可用性较好。     

基于径向功率谱的风廓线雷达错误风数据处理

选取上海市世博园区站、金山站和嘉定F1赛车场站3个风廓线雷达站2012年3月7日凌晨一次降水过程生成的错误水平风场数据,通过对比该时段高、低模式扫描实时径向功率谱数据,指出在降水初期风廓线雷达软件质量控制出现错误的原因,并重新识别错误时段的功率谱,反演水平风场数据。分析表明:在降水初期由于风廓线雷达各波束探测的数据在空间上不一致,易导致雷达软件采用的质量控制算法并不能全部识别和消除降水对数据的干扰,从而出现偏差。基于风廓线雷达高时空分辨率径向功率谱数据的分析处理方法可有效验证雷达软件质量控制算法,且经过该方法反演后的水平风场更为合理。     

HIGH-RESOLUTION NUMERICAL SIMULATION OF TYPHOON LONGWANG (2005) WITH THE SPECTRUM NUDGING TECHNIQUE

With the Weather Research and Forecasting model (WRFV3.2.1), the application of spectrum nudging techniques in numerical simulation of the genesis and development of typhoon Longwang (2005) is evaluated in this work via four numerical experiments with different nudging techniques. It is found that, due to the ability to capture the large-scale fields and to keep the meso-to small-scale features derived from the model dynamics, the experiment with spectrum nudging technique can simulate the formation, intensification and motion of Longwang properly. The improvement on the numerical simulation of Longwang induced by the spectrum nudging depends on the nudging coefficients. A weak spectrum nudging does not make significant improvement on the simulation of Longwang. Although the experiment with four-dimensional data assimilation, i.e., FDDA, also derives the genesis and movement of Longwang appropriately, it fails to simulate the intensifying process of Longwang properly. The reason is that, as the large-scale features derived from the model are nudged to the observational data, the meso- to small-processes produced by the model dynamics important to the intensification of typhoon are nearly smoothed by FDDA.     

一种抑制降水对风廓线雷达水平风干扰的方法

降水条件下,风廓线雷达 (wind profiler radar,WPR) 能够同时接收到大气湍流回波和降水粒子的散射回波,降水信号谱与湍流信号谱叠加在一起。风廓线雷达计算水平风时,若采用叠加在一起的功率谱处理降水条件下的探测数据,必将导致后期水平风的合成严重失真。该文首先对原始功率谱数据进行插值和平滑处理,通过功率谱曲线极大值点的个数判断其是否受到降水影响。对于受到降水影响的功率谱,依据湍流谱和降水谱均趋于对称型的特点,用两种方法分别对不同特征的功率谱曲线进行湍流谱和降水谱的分离处理,继而利用分离出的湍流谱信号反演水平风场。研究选取广东省湛江站风廓线雷达2013年6月及7月两次实测降水过程,分析结果表明:用湍流谱代替原始功率谱反演的风场,一致性较处理前有明显提高,从而证明了该分离方法的可行性。     

潜堤对波浪传播变形的物理模型试验研究

以不可渗透光滑潜堤为研究对象,基于波浪水槽试验,分析了规则波和不规则波通过淹没梯形潜堤时的波浪外部形态变化以及内部能量变化规律。探讨了不同波浪要素(周期、波高、淹没水深)对潜堤附近波高影响的变化规律。同时,探究了潜堤斜坡坡度、堤顶淹没水深对波浪频谱在频域分布的影响。研究结果表明:当波浪通过潜堤时,波浪主频能量衰减,波浪能量由低频向高频移动;潜堤斜坡坡度越大、堤顶水深越小,波浪主频能量衰减越剧烈;波浪通过潜堤后高频波能量占潜堤次生波能量的1%~30%。     

北部湾北部白龙尾附近海域潮流谱分析

用锚定、座底声学多普勒海流剖面仪(ADCP),对白龙尾开阔水域进行为期1a的分层海流观测,通过最大熵谱分析方法,得出结论:1)日分潮O1,K1和半日分潮M2,S2是白龙尾主要分潮流,半日潮流能量大于日潮流能量;2)在半日潮和全日潮分量中,逆时针运动(f0)是主要的,并从潮波旋转形态方面给予解释;3)周期为6h左右的浅水分潮,在底层通过显著性检验,表明近底摩擦是浅水分潮生成的主要机制;4)在f0情况下,周期超过3d的长周期运动(余流)有3个,其中8.3d的长周期运动,在表、中和底层都通过显著性检验,5.2d在中层和底层通过显著性检验,认为主要是潮余流引起的。     

海洋鱼骨胶原肽钙螯合物的制备及红外光谱表征

以海洋鱼骨胶原肽(Marine fish ossein peptide,MFOP)和氯化钙为原料制备多肽钙螯合物,应用Plackett-Burman设计、最陡爬坡试验和中心组合试验设计对螯合工艺进行优化,并对骨胶原肽及其螯合产物进行分子量分布测定和红外光谱分析。结果表明,pH值和肽盐质量比对螯合率有极显著影响(P0.01);优化后的螯合工艺参数:pH=5.90,温度50℃,时间60min,肽盐质量比5.05∶1,多肽浓度45g/L。在此条件下,多肽-钙螯合率为52.47%。凝胶色谱法测定结果显示,螯合物中肽分子量集中在1 000Da以下,其中小肽所占比例相对较大。红外光谱扫描结果显示,螯合产物在1 418cm-1出现羧酸根的伸缩振动峰,而在3 305cm-1处出现Ca-NH2伸缩振动峰,说明生成一种新型的海洋鱼骨胶原肽钙螯合物,具有潜在的营养保健价值和功能应用前景。     

基于SOILQUAKE软件方法的厚层淤泥场地设防地震动参数确定探讨

以天津滨海某厚层淤泥场地为例,分别采用等效线性化法（LSSRLI-1）和新一代土层地震反应分析SOILQUAKE软件方法在场地危险性计算确定的不同设防水准地震动输入条件下进行了建模土层地震反应计算。计算结果表明：（1）对厚层淤泥软弱场地,与新版区划图结果相比等效线性化法可能会低估场地地震作用,甚至是低估场地设防烈度;（2） SOILQUAKE软件方法在软弱场地设计地震动参数确定时仍能体现一定的放大作用,尤其是强地震动作用下,克服了等效线性化方法在软弱场地计算时出现的设计谱明显矮、宽现象,与当前认识相一致,为软弱场地重大工程设防参数确定提供了参考;（3） SOILQUAKE软件方法在软弱场地设计地震动参数确定较新版区划图结果设防标准有大幅度提高,考虑到相关抗震设防规范的协调性,还需进一步对其他类型软弱场地进行大量强震记录输入计算检验,以便更好的工程应用。     

东北亚地区Ms5.0以上地震前后空间电场时空演化特征研究

本文利用2005年1月—2009年12月DEMETER电磁卫星观测的极低频/甚低频(ELF/VLF)39 Hz~6 kHz频段电场功率谱密度(PSD)观测量, 将研究频段划分为5个子频段对东北亚地区(38°N~58°N; 105°E~145°E)内发生的8个M_S≥5.0地震前后空间电场时空演化特征进行研究。 研究发现同一地震不同频段异常扰动区域并不完全在同一位置, 且同一地震的不同频段地震前后扰动形态也并不一致; 8个地震40次统计中有25% 的统计数据虽然基本在地震前后所有时间段都超过阈值2σ, 但未见明显扰动规律, 其余75%的统计数据中发现其扰动特征可以归纳为3类: 52%的统计数据在震前扰动幅度增大, 达到最大时发震, 震后持续降低; 7.5%的统计数据在震前扰动幅度达到高值, 而后下降过程中发震; 15%的统计数据在震前扰动幅度一直在增加且绝大部分时间低于2σ, 直至震后超过2σ, 且出现这种类型的异常均为震例的第五频段演化特征。 异常扰动区域主要集中在震中±4°以外的区域。