京津冀地区中α尺度飑线过程中大风特征分析及成因初探

应用常规天气观测资料、地面加密自动气象站资料、大风灾情报资料、京津冀地区7部多普勒天气雷达组网观测资料及VDRAS资料,从多个角度对2013年8月4日京津冀地区一次飑线过程产生的大范围大风天气过程进行了分析,结果显示:此次过程是在高空冷空气南下、低层暖湿气流北上、系统前倾及位势不稳定的有利层结条件下,由多单体风暴演变为中α尺度的强飑线所致。飑线形成于低层垂直切变加强、冷池合并之后;大风主要发生在飑线主体回波中,其次是主体回波前和中前,主体回波后很少发生。大风发生的位置取决于飑线结构中气流的性质,气流的性质与冷池前进的程度和对流的强度关系密切。大风大部分由下沉冷气流产生,少数为近地面上升暖气流导致。大风发生的范围和强度与低层风垂直切变的强度呈正比,大范围低层风垂直切变的加强增强了飑线入流和出流的强度,是大范围大风、局部强风形成的重要原因。大风发生站次与冷池的强度和范围密切相关,冷池的加强和范围的扩大加强了后侧冷入流和前侧暖入流的强度和范围,也是大范围大风形成的重要因素。     

考虑风能输入的抛物型缓坡方程

在Radder和Kirby发展的波浪折射绕射缓坡方程抛物型模型基础上,对这种模型进行了改进,改进后的模型除可以考虑波浪传播过程中的底摩阻损耗、非线性作用外,加入了风能输入对波浪传播的影响。基于风能输入项的波浪模型数值计算结果表明,在纯风浪情况下的计算结果与传统的风浪计算方法结果一致,在波浪传播过程中由于风的作用,将导致波高比无风作用下计算的波高大。     

沙漠公路风蚀破坏规律的数值模拟研究

通过Fluent软件对沙漠公路的风蚀破坏规律进行数值模拟研究。分析公路不同横断面时风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程,确定路基(堑)高度、边坡坡率和路面宽度等公路断面设计参数对风沙流扰动的影响,提出沙漠公路路基(堑)风蚀破坏规律。结果表明：路面宽度的改变对路基沿程风速变化影响较小,各特征点处风速变化小于5%。路基(堑)高度和边坡坡率对风沙流扰动的影响较大。随路基(堑)高度增加,风沙流流场的扰动被增强,路基(堑)风蚀破坏越显著,当边坡坡率为1:1时,路基模型高度250 mm时的迎风路肩风速为模型高度60 mm时的 1.15倍,其背风坡脚风速降低45%;路堑模型高度250 mm时的背风堑顶风速为模型高度60 mm时的1.05倍,迎风堑脚处风速降低高达80%。建议沙漠公路宜采用中低路基(堑),不宜高填深挖。当路基(堑)高度一定,边坡坡率为1:1.75或1:2时,路基(堑)沿程风速变化平缓,沙漠路肩不易被吹蚀破坏;路堑中堑脚位置处不易出现堆积。其结论与室内风蚀风洞试验结果有很好的一致性     

一次雷暴大风的物理环境场和多普勒雷达回波特征

2009年8月27日15-18时,石家庄地区出现雷暴大风等灾害性强对流天气过程,石家庄地区北部新乐县境内的多普勒雷达探测到了此次天气过程中完整的阵风锋、飑线、中气旋等中尺度天气系统,并对此次雷暴大风的环境场和多普勒雷达产品进行分析。结果表明：低层逆温、中低层垂直风切变较强的不稳定层结为强对流天气的发生发展提供了有利的环境条件。阵风锋对对流风暴发展强度具有反馈作用,当二者逐渐远离时,对流风暴强度减弱甚至消亡;当二者逐渐靠近时,对流风暴发展加强,甚至发展为超级单体对流风暴。多单体对流风暴带状排列构成飑线系统,所经测站出现风速突增、风向急转、气压涌升、气温下降,钩状回波、人字型回波、弓形回波和深厚持久发展的中气旋是本次天气过程中的超级单体对流风暴所具有的典型特征。地面破坏性大风主要由超级单体对流风暴所引发。     

GNSS海面散射信号的海面风场遥感

首先介绍了GNSS-R海洋遥感的发展过程,简要叙述了利用GNSS信号进行海洋动力学遥感测量的基本原理;然后分析了接收机天线的部分参数对GNSS信号可见数量的影响;最后详细阐述了GNSS海面散射信号的理论模型,该模型是利用几何光学限制的基尔霍夫近似建立起来的,并根据理论模型进行了数值仿真试验。结果证实了通过散射信号功率波形来反演海面风场理论上的可行性。     

An Empirical Tropical Instability Wave-induced Wind Stress Model in the Equatorial Pacific and its Incorporation into the Ocean Model

Abstract

Satellite observations revealed that there is a close relationship between perturbations of sea surface temperature (SST) and wind stress (τ) induced by tropical instability waves (TIWs; SST_TIW and τ _TIW). Using the empirical relationship observed between TIW-induced wind stress divergence (curl) and downwind (crosswind) SST gradients, this study establishes a TIW-induced wind stress field perturbation model τ _TIW?=?F(SST). This empirical model solves τ _TIW from the TIW-induced wind stress divergence and curl, which are estimated from the downwind and crosswind SST gradients. This empirical τ _TIW?=?F(SST) model can be incorporated into the ocean model to take into account the effect of τ _TIW. By comparing two experiments with and without the τ _TIW effect, this study demonstrates that τ _TIW has a substantial effect on the equatorial Pacific heat budget and induces the long-term mean SST to exhibit a 0.2°C difference, which is consistent with previous studies.     

东南印度洋各锋位置和走向的季节变化及其与风场变化的关系

利用剖面浮标的温盐观测资料和上层温度观测资料以及ECCO风应力数据研究了东南印度洋各主要海洋锋的位置、走向和风场的季节变化,并初步分析了亚热带锋(STF)和亚南极锋(SAF)的成锋机制.季节平均的夏季和冬季厄加勒斯锋(AF)分别可以延伸到80°E和82°E,AF在多数情况下可能与SAF和南亚热带锋(SSTF)汇合共同通过Kerguelen-Amsterdam Passage.在克尔盖伦海台以东海盆区,冬季SAF和PF的路径均比夏季偏南,在其他海域二者路径的季节差别不大.克尔盖伦海台以东的深海盆由北向南正负风应力旋度高值中心交替出现,且位置季节变化很小.85°~105°E之间零风应力旋度线位置冬季比夏季偏北.STF位于辐聚区,埃克曼抽吸导致的表层水辐聚可能是STF产生和维持的原因.SAF位置的季节南北摆动幅度小于风应力零旋度线的季节摆动幅度,夏季SAF位置略偏于风应力正旋度区,而冬季大多位于负旋度区,因此风应力旋度不是SAF形成的直接原因.     

Drainage conditions around monopiles in sand

Large diameter monopiles are typical foundation solutions for offshore wind turbines. In design of the monopile foundations in sand, it is necessary to understand the drainage conditions of the foundation soil under the design loading conditions as the soil performance (strength and stiffness) is highly dependent on the drainage conditions. This paper presents a numerical investigation into this issue, with a purpose to develop a simple design criterion for assessing the soil drainage conditions around a monopile in sand. It is found that for typical monopile foundations in sand, the drainage condition during a single load cycle is generally expected to be undrained. However, the current state-of-practice uses p-y springs derived for drained soil responses for monopile design. The impact of this discrepancy on monopile foundation design was evaluated and found to be insignificant due to the relatively low level of loading as compared to the capacity of the soil.     

北部湾沿海基本风压和阵风风压分析

利用北部湾沿海7个气象站建站至2008年最大风速资料,采用指数律风速廓线公式和"时次换算"方法订正最大风速,得到长年代10m高处10min平均年最大风速序列;采用极值I型分布估算北部湾沿海各地50年一遇最大风速,通过伯努利方程计算基本风压。结果表明:北部湾沿海的基本风压以涠洲岛最大,达1.13kN/m2;其次是东兴、北海,分别为0.59和0.58kN/m2;第三位是防城港和合浦,分别为0.49和0.47kN/m2;最小是防城和钦州,分别为0.39和0.33kN/m2,表明越靠近海的地方基本风压越大。利用建站至2008年的极大风速资料对北部湾沿海的阵风风压进行分析,发现阵风风压分布特点与基本风压相同,而且阵风风压比基本风压大,海岸区域的阵风风压约为基本风压的2倍,涠洲岛则是1.54倍。     

环渤海地区4～10天风速预报中相似预报法的应用

依据逐步相似过滤法和最小相似离度原理,利用NCEP逐日再分析资料、T213数值预报产品和环渤海72站1958—2008年地面观测站风速资料,建立不同因子组合的相似过滤方案,制作环渤海72站4～10天每日4次、日最大风速预报。通过多个相似过滤方案预报准确率检验,确定“最佳”逐步相似过滤方案。经过2007—2008年预报检验表明：每日4次风速预报中,0~2级风速的预报效果最好,4～10天平均TS评分达到67%;日最大风速预报中,3~4级4～10天平均TS评分为54.1%,5级及以上的TS评分为17.1%。在风力不太强的情况下,该方法对于中期风速预报有一定的参考价值。