Parameterization of sea surface drag under varying sea state and its dependence on wave age

Momentum and energy exchange at air–sea interface through wind stress is very important for air–sea interaction studies, ocean modeling, and climate studies. The accurate representation of wind stress, in terms of drag coefficient, is a key factor in estimating the momentum transfer at the interface. The drag coefficient, in general, estimated using bulk formulae does not take into account the influence of wave age. This study examines the dependence of wave age on computed surface drag coefficient obtained by combining the Toba 3/2-power law with Froude number scaling, resulting in a new drag formulation (hereafter referred as RP formulation). We demonstrate that our proposed formulation is in good conjunction with established theories for both young and mature waves. Our investigation shows the theoretical formulation advocated earlier by Guan and Xie (hereafter referred as GX) overestimated the surface drag for mature waves as wind speed tends to increase. In addition, the formulation by GX was not verified by observational data. In the present work, for validation purpose, we use time series measurement of meteorological and oceanographic data from a deep water location in the Indian Ocean which was tested with both RP and GX formulations. We find that the proposed RP formulation, which embeds the 3/2 power of wave-age, shows a better match for both young and mature waves with the results of Janssen compared to the hypothesis of conventional wave age used by GX.     

气候模式中积雪覆盖率参数化方案的对比研究

利用基于NCEP再分析的近地面气候资料驱动陆面过程模型NCAR CLM3,检验了6种积雪覆盖率参数化方案(CLM3、Douville1995、Roesch2001、Wu2004、Yang1997、Niu2007)模拟的积雪覆盖率的季节变化,并与NOAA AVHRR得到的观测结果进行了对比分析.结果表明,在NCARCLM3的物理过程框架之下,CLM3、Douville1995、Roesch2001三种方案低估了广大地区的积雪覆盖率,模拟的雪线位置偏北,尤其是在秋季积雪初期;Wu2004方案低估了秋季欧亚大陆的积雪覆盖率;Yang1997方案模拟的积雪覆盖率有些偏高,尤其是在积雪覆盖区的南部边缘;考虑积雪密度变化的Niu2007方案一定程度上克服了Yang1997方案的正偏差.春季末期,6种方案模拟的雪线位置都偏北.在地形比较平缓的地区,Niu2007方案的整体效果最好.观测和模拟的积雪覆盖率的出现频数大部分集中在低(小于0.2)和高(大于0.8)覆盖率等级,中等覆盖率所占比例很少.     

全球与区域天然气水合物中天然气资源量估算

天然气水合物作为未来的一种替代能源引起了国内外很多研究者的关注,他们从不同的方面对天然气水合物进行了研究.随着研究的深入,许多研究者发现,全球天然气水合物中天然气资源量并没有最初认为的那么多,而且相差了几个数量级,这就大大降低了天然气水合物在未来能源中的地位.本文的研究目的是通过分析全球天然气水合物中天然气资源量的估算方法,归纳总结有关全球及区域估算天然气水合物中天然气资源量的文献,使人们对天然气水合物有个重新的认识,同时为未来的能源勘探开发提供一定的参考.通过分析我们发现全球天然气水合物中天然气资源量的估算值随着人们对天然气水合物认识程度的增加而降低;而且目前能够较准确反映全球海洋天然气水合物中天然气资源量的估算值是（1~5）×1015m3（大约500~2 500 Gt甲烷碳）.我们通过总结国外及国内几个典型区域的天然气资源量估算值还发现,国外研究者主要是根据钻孔及BSR资料确定用于计算天然气资源量的参数,使得计算结果较符合实际;而国内的学者基本是使用模拟计算及假设的方法确定各种参数,估算值仍存在很大差异,因此,我们认为只有获得实测数据才能使国内的估算结果更加接近实际.     

基本气流和边界层顶高度对低纬大气数值模拟的影响

本文研究了一个包含波动CISK(Convective Instability of the Second Kind)机制的扰动方程数值模式中,基本气流对低频振荡数值模拟的影响。结果显示,当基本气流为纬向均匀风场U时,振荡周期随U的增加而减小:当U取2 m s-1时,周期从50～60 d减小到30 d;当U减小到-1 m s-1时,振荡周期增加为70～80 d。这是由于低频振荡是从西向东传播,西风基本气流能加快扰动东传,反之东风基本气流会抑制扰动东传,使振荡周期增加。同时,模式中的边界层顶出现误差时,模拟结果会有敏感的响应。若边界层顶取值比标准值高,对流加热反馈作用过大,出现扰动增长过快的现象,传播到80°～90°E附近时,扰动不再继续传播,而是无限增长;而边界层顶取值比标准值低时,对流加热反馈过小,扰动增长小且衰减加快,扰动传播不远便耗散到零,扰动循环周期表现为热源的周期。     

基于感兴趣区域CT重建的运动估计

为了对感兴趣区域运动信息进行估计,首先扩展中心切片定理并推导微分约束条件,然后用有限Hilbert变换算法求出方位角与径向图像导函数,最后用改进的光流方程求解极坐标系下的运动场。与一般运动估计算法相比,该算法不使用图像域差分运算计算导函数,因此具有更高精度,并且极坐标系下的运动估计更加适合医学诊断需要。数值仿真也验证了...     

GRAPES全球集合预报系统不同随机物理扰动方案影响分析

为了更好地理解不同随机物理扰动方案对全球中期集合预报的影响差异,本研究基于GRAPES全球集合预报系统（GRAPES-GEPS）对比分析了随机物理倾向扰动（Stochastically Perturbed Parameterization Tendencies,SPPT）、随机动能补偿（Stochastic Kinetic Energy Backscatter,SKEB）及联合使用SPPT与SKEB三种模式扰动方案所产生的扰动特征及其对集合预报的影响。为避免初值扰动影响,考察随机物理方案所产生的扰动特征时,不使用初值扰动。通过扰动与误差相关性分析（PECA）发现,不同随机物理扰动方案所产生的扰动对预报误差均具有一定的描述能力,而且联合使用SPPT与SKEB方案时,扰动对误差的描述能力最好。对所有扰动方案来说,扰动总能量最初主要集中在热带地区对流层中高层以及平流层低层。随着预报时效的延长,扰动总能量不断增大,其大值区不断向热带外地区转移。从扰动总能量的谱结构来看,扰动能量均呈现升尺度发展的特征。在基于奇异向量初值扰动的GRAPES-GEPS中,随机物理扰动方案的使用均能够显著增加不同地区等压面要素的集合离散度,并在一定程度上改善集合平均误差。由于集合离散度的增大,预报失误率显著减小。连续分级概率评分也有所减小,尤其是在热带地区,改进更为明显。此外,中国地区不同量级（小雨、中雨、大雨和暴雨）降水概率预报技巧在一定程度上得到改善。上述改进均在联合使用SPPT与SKEB方案时最好,这与扰动总能量、扰动与误差相关分析结果一致。      

用静力触探资料估算单桩竖向极限承载力标准值的几点体会

本文通过实例,用静力触探资料进行了单桩竖向极限承载力标准值的估算,并把估算结果和传统的经验参数法估算结果进行了对比,同时,又用单桩静力载荷试验资料进行了验证,从而说明该方法在不断积累经验后,在本地区是可以推广应用的。     

等温大气压高方程在气压剖面高度计算中的应用

气象探测仪器获取空中气象数据时,需要确定气象数据对应的气压高度,以形成剖面测量数据.将等温大气压高方程应用于实际的气压剖面高度计算中,确定计算的边界条件并进行误差估算,并通过实际算例,验证了理论计算的有效性.     

一类快扩散方程解的消失及衰减估计

利用积分模估计的方法研究一维与二维情形中快扩散方程解的消失现象。研究过程中巧妙利用低维空间中的Sobolev嵌入不等式和Hlder不等式得出解发生消失的充分条件及其衰退估计。特别是,临界情形时解的消失行为依赖于拉普拉斯算子的第一特征值。     

GPS网起算点的稳健选择

对于ＧＰＳ测量成果转换至地面坐标时的起算点匹配问题，本文提出了利用稳健估计的原理和ＧＰＳ同本身的内在几何条件和精度信息进行ＧＰＳ网起算点的选择，在此基础上提出起算点选择的方法。