An improved two-step soil-structure interaction modeling method for dynamical analyses of offshore wind turbines

The detailed modeling of soil-structure interaction is often neglected in simulation codes for offshore wind energy converters. This has several causes: On the one hand, soil models are in general sophisticated and have many degrees of freedom. On the other hand, for very stiff foundations the effect of soil-structure interaction could often be discounted. Therefore, very simple approaches are utilized or the whole structure is assumed to be clamped at the seabed. To improve the consideration of soil-structure interaction, a six-directional, coupled, linear approach is proposed, which contains an implementation of soil-structure interaction matrices in the system matrices of the whole substructure. The aero-hydro-servo-elastic simulation code FAST has been modified for this purpose. Subsequently, a 5 MW offshore wind energy converter with pile foundation is regarded in two examples.     

昆明长水机场气候特征分析

利用昆明市1951—2010年逐日气象数据,采用回归分析法和Mann-Kendall突变分析法进行分析和检验,确定了昆明市极端降水和极端温度天气事件。在此基础上,对昆明长水机场极端天气背景下大雾天气航班安全运行开展研究,并在对比昆明长水机场与原巫家坝机场大雾特点的基础上,制定出航班安全运行的应对措施。研究表明,近几年昆明市极端温度和极端降水事件呈现增多趋势;因地形原因,长水机场出现大雾的频率远高于原巫家坝机场;大雾造成的低能见度天气背景下,航班的安全运行需要航空公司各部门的通力协作。     

近56a洛阳地区雾和霾气候特征及其气象要素分析

利用1961—2016年洛阳9个县(市)地面气象观测站的雾、霾日数及相关气象要素资料,采用统计学方法分析了洛阳地区雾和霾日数的时空分布特征及影响其产生的气象要素特征。结果表明:近56a来洛阳市平均年雾日数在20世纪80和90年代较多,21世纪初开始逐渐减少,但在2015—2016年明显增加;平均年霾日数以2013—2016年最多;雾和霾日数在冬季最多,夏季最少。2000—2016年洛阳市雾日数自北向南逐渐减少,霾日数则在西部多、东部少,全区霾日数较1981—2010年明显增加。对雾、霾日气象要素的分析表明,相对湿度越大雾出现的频率越高、能见度越低,浓雾发生时相对湿度一般都在90%以上;中度和重度霾发生时相对湿度主要集中在50%~79%。雾发生时气温主要在-4.0~4.0℃之间,中度和重度霾发生时,气温分别集中在0~15.0℃和0~8.0℃,轻微和轻度霾发生时气温分布范围较大,以0~10.0℃较为集中。雾和霾出现时风速大部分在3.0m·s^-1及以下,并且主要是来自东北、东东北风向区域。     

2016—2017年贵州大雾时空分布及气象要素演变分析

利用2016—2017年自动站逐小时观测资料,统计分析了贵州大雾天气的时空分布特征;同时,结合天气图资料分析筛选了锋面大雾个例31 d和辐射大雾个例17 d,对比分析大雾生消过程中风、温、湿等气象要素演变特点。结果表明：(1)贵州大雾在秋末到初春较为频发;一天中夜间02—09时是大雾频发时段,07时达到峰值。(2)贵州自西向东有4个多雾区,分别为西南部区域、中部区域、东部边缘区域和北部局部区域。(3)锋面大雾主要出现在贵州中西部,范围最广时可达20个县站左右,持续时长可达10~13 h,单站可持续60 h以上。辐射大雾以贵州中东部地区出现较多,范围最广时可接近40个县站,远比锋面大雾范围广,持续时间相对较短。(4)大雾期间,10 min平均风速为0~3 m?s-1,相对湿度为97%~100%,温度露点差为0~0.5℃;辐射大雾初期或形成前气温呈下降状态,消散期升温较明显,地气温差呈现由负到正或由低到高的变化趋势,反映出近地层大气由较为稳定的逆温环境向不稳定环境变化的过程;锋面大雾初期的降温和后期的升温现象并不突出,地气温差也没有特定的变化规律,仅有部分个例与锋面大雾情况一致。     

江苏省夏季浓雾的时空分布特征及气象影响因子分析

利用江苏省70个国家基本站逐10 min连续观测资料,对江苏省夏季浓雾的时空分布特征及影响因子进行分析研究。结果表明:(1)夏季浓雾易在气温小于29℃、风速低于3 m·s~(-1),且盛行偏东风的条件下形成;低温高湿的梅雨期是夏季浓雾在6月高发(42.4%)的可能原因。(2)夏季浓雾生消时间与秋、冬季显著不同,主要发生于00—06时,消散集中于05—08时,持续时间主要在6 h以内。(3)夏季浓雾以辐射雾为主,辐射雾、平流雾和锋面雾分别占58. 1%、35. 5%和6.4%。(4)夏季浓雾发生频次呈现从东北部沿海地区向西南部内陆地区递减的趋势,淮北地区夜间降温幅度高于苏南地区是出现这一现象的主要原因。(5)成雾前6～24 h出现的弱降水为近地层提供水汽,此后天气转晴,静稳的大气层结下有利于夏季浓雾的出现。     

台风“摩羯”与“温比亚”环流中龙卷小尺度涡旋特征及可预警性分析

利用多普勒天气雷达探测资料,结合常规气象观测资料和天气实况及灾情调查,对2018年8月14日台风“摩羯”（1814）和8月19日台风“温比亚”（1818）产生龙卷的环境物理量及龙卷风暴强度结构特征进行了分析,对诱发龙卷和未诱发龙卷的小尺度气旋性涡旋特征进行了对比。结果表明：两次台风减弱低压东北象限是龙卷发生的关键区,低层高湿,强的低层垂直风切变和大的相对风暴螺旋度是关键物理量;龙卷出现时都伴有ΔV＞20.0 m·s-1的小尺度气旋性涡旋,且基本出现在2.0 km高度以下,但并不是所有这种低层小尺度气旋性涡旋都能诱发龙卷;以ΔV＞20.0 m·s-1为阈值,龙卷识别具有较高的命中率,识别准确率为31.8%,空报率为67.4%,漏报率为6.7%;约35.7%的龙卷没有识别时间提前量,半数龙卷几乎没有预警时间提前量。     

Polar WRF模式海冰密集度方案对北极海雾模拟效果的个例研究

全球变暖的背景下,北极航线的常规通航甚至商业运营有望实现,而海雾会严重影响航道上船只的航行安全。海冰的存在使海气之间相互作用变得更为复杂,是研究北极海雾不可忽略的因素。船载观测发现,与中纬度常见平流冷却雾形成时气温下降速度往往超过海水降温速度不同,北极海雾发生时海冰的存在还会使海水降温速度超过空气降温速度。然而目前海冰分布是否会影响模式模拟海雾的准确性还不得而知,因此本文利用Polar WRF（Polar Weather Research and Forecasting）模式模拟了中国第七次北极考察中观测到的一次海雾过程,并进行海冰密集度敏感性试验。通过与船载观测和欧洲中期天气预报中心再分析数据比对发现,在低浮冰区内（海冰密集度小于50%）考虑海冰分布时可以更加准确地刻画潜热通量与水汽通量,模拟出与观测事实相符的表层空气降温与增湿过程以及相对湿度的变化,因此能够更好地刻画海雾的三维结构及其生消演变。     

山东半岛北部近海海域北西向蓬莱-威海断裂带的声波探测

在山东半岛北部近海海域进行了多条剖面的声波探测,初步查明了蓬莱－威海断裂带的基本活动特征.该断裂带由一系列北西走向的次级断层组成,主体在长岛至大竹岛之间的海域,多数断层以正断兼有走滑运动为主,部分断层具有逆冲运动性质.断裂带在第四纪活动明显,以北东向桃村-东陡山断裂在海域的延伸段为界,蓬莱-威海断裂带可分为两段：长岛-烟台段和烟台-威海段.西段长岛-烟台段为晚更新世活动段,多数次级断层上断点埋深位于海底以下30m,明显错断了中更新世地层,部分断层明显错断了晚更新世早期地层,有些断层达到晚更新世地层中部,但没有发现全新世地层错动现象.东段烟台-威海段为中更新世活动段,没有发现晚更新世地层错断现象.蓬莱-威海断裂带对历史地震和现代小震活动具有明显控制作用,其中1548年7级地震发生于断裂带西段,1948年6级地震发生于断裂带东段.蓬莱-威海断裂带与北东向断裂交汇区是中强地震发生的有利部位.     

基于旋翼无人机观测的雾天和霾天VOCs垂直分布特征研究

为研究雾和霾天气下VOCs时空变化特征,于2020年11月19日—2021年1月15日在江苏省东海国家气象观测站进行为期58 d的外场观测试验。利用自主研发的多旋翼无人机捕获2次辐射雾和2次霾天气过程,获得气温、气压、相对湿度、风向、风速、VOCs、O₃等7种要素100多条垂直廓线。结果表明：时间上,霾过程夜间VOCs体积浓度(0.225～0.253 ppm(parts per million, 1 ppm=10^-6))明显高于白天(0.191～0.205 ppm),雾形成前体积浓度(0.121～0.239 ppm)显著高于雾过程(0.056～0.209 ppm)。雾过程中VOCs体积浓度与雾强度变化相反,雾层高度与VOCs体积浓度剧烈变化高度一致,雾层(<200 m)中VOCs体积浓度(0.172～0.178 ppm)明显减小,显著低于雾形成前(0.195～0.240 ppm),雾层以上浓度变化大,雾结束后1 h内保持雾过程中分布特点。雾对逆温层中的水溶性污染物有清除作用,VOCs体积浓度和O₃质量浓度均下降。     

山东省近50年海洋气象灾害特征分析

本文通过大量的文献和资料查阅,系统的统计分析了近50a山东省沿海及责任海区海雾、风暴潮、风暴海浪、海冰等几种主要海洋气象灾害的海洋、气象及分布特征和灾害情况,进一步分析了它们的变化规律和产生原因,为海洋气象业务、服务、科研提供有益的参考。