Predictive optimal control for seismic analysis of non-linear and hysteretic structures

In this paper, an effective active predictive control algorithm is developed for the vibration control of non-linear hysteretic structural systems subjected to earthquake excitation. The non-linear characteristics of the structural behaviour and the effects of time delay in both the measurements and control action are included throughout the entire analysis (design and validation). This is very important since, in current design practice, structures are assumed to behave non-linearly, and time delays induced by sensors and actuator devices are not avoidable. The proposed algorithm focuses on the instantaneous optimal control approach for the development of a control methodology where the non-linearities are brought into the analysis through a non-linear state vector and a non-linear open-loop term. An autoregressive (AR) model is used to predict the earthquake excitation to be considered in the prediction of the structural response. A performance index that is quadratic in the control force and in the predicted non-linear states, with two additional energy related terms, and that is subjected to a non-linear constraint equation, is minimized at every time step. The effectiveness of the proposed closed-open loop non-linear instantaneous optimal prediction control (CONIOPC) strategy is presented by the results of numerical simulations. Since non-linearity and time-delay effects are incorporated in the mathematical model throughout the derivation of the control methodology, good performance and stability of the controlled structural system are guaranteed. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

季风指数及其年际变化Ⅱ.南海夏季风分量动能强度指数及其年际变化

计算了各年南海夏季风建立前后流场的场相似度、场比幅、季风分量动能强度指数和突变度.指出按变差度最大或相似度绝对值最小及其变化最陡以及比幅最小,可客观定量地定出季风来临的预兆日期,在大多年份该日期比用天气气候学方法得到的季风来临(爆发)日期要早些,且两者有较好正相关.绝大多数年份季风建立时有环流突变发生,但也有少数年份呈调和变化或二次突变.季风分量动能强度指数能够反映各年南海夏季风建立后的强度.最后分析指出,南海850hPa夏季风的前兆日期,突变度和强度指数都有明显的年际和年代际变化.     

高云与高层垂直速度关系的个例研究Ⅱ.动力学分析

观测表明,高云的夏季块状分布和冬季带状分布,与低层赤道辐合带的夏季与冬季的形状十分相似;并且卷云和卷层云可以独立于深对流单独存在.作者对这两个观测分析结果进行动力学分析,结论如下:1)由于印度洋北面是青藏高原与亚洲大陆,夏季不能在北面副热带地区形成反气旋,从而印度洋赤道北面为西南气流,导致了赤道辐合带在该地区断裂并且相应的深对流在亚洲季风区的块状分布.2)利用斜压超长波理论,将Rodwell等的亚洲季风单向模型(即非绝热加热导致季风形成)作了修改,扩展为双向闭合模型.印度洋跨赤道偏南风产生大范围水汽辐合,其与地形的共同作用,产生了降水云系的高层加热,由于Sverdrup涡度平衡关系,导致了低层的偏南风而形成了一个相互作用的闭合过程,从而表明了亚洲夏季风是准定常的.3)通过详细分析涡度方程,证明除了恰好在赤道上之外,赤道辐合带上的水平辐合均会产生涡,并且这些涡由点涡(涡度的奇异部分)与各种尺度的涡(涡度的正则部分)组成.正涡度对应于云区,负涡度对应于晴空区,与赤道辐合带(ITCZ)的观测结果一致.4)由于辐合和切变产生涡,得到赤道辐合带和深对流的带状准定常维持的动力机制,即:由于赤道辐合带的辐合,其南北风辐合与东西风切变将产生涡,其与水汽的共同作用产生了深对流的上升降水云系,而降水云系的潜热诱导上升,进一步加强了水平辐合,从而表明了赤道辐合带的带状准定常维持的中介是不同尺度的涡.5)卷云和卷层云可以独立于深对流的原因是热带卷云和卷层云与流场是可以互相激发的,深对流不是其唯一的源.     

关于干旱监测评估指标的一种新探讨

从有效降水过程观点入手,针对降水过程次数、降水过程总量,尤其是降水过程的时间分布结构和效能,提出了一种新的干旱指数式。该结果在干旱研究分析、监测评估业务和决策服务中都有实用意义。     

河南省近40年地表干湿状况及变干趋势研究

使用1961～2000年河南省75个站的月降水量、月平均气温和相对湿度资料,计算了各站历年的湿润度指数,并在对该指数聚类分析的基础上对河南省进行了干湿区划.结果表明：河南全区可分为5个气候区,各区的地表干湿状况具有一定的差异;就平均而言,全区地表呈缓慢变干的趋势,这种状况可能是由于降水量减少和温度升高造成的.     

径流量干旱指数在河西走廊灌区的应用

利用径流量干旱指数以及河西地区的酒泉、张掖和武威的春小麦单产资料,探讨干旱指数的等级与去趋势春小麦产量之间的关系.研究结果表明,径流量干旱指数与河西灌溉区春小麦气候产量呈反位相的变化趋势.因此,可利用径流量干旱指数的变化来预测该地区未来春小麦产量变化趋势.     

2002年6月21～23日梅雨锋上的MCS分析

对2002年6月21～23日发生在黄海-长江流域梅雨锋上的一系列由中尺度对流系统(MCS)引起的强对流天气过程进行了云顶辐射亮温(TBB)和天气形势、气象要素等的诊断分析.结果表明梅雨锋上的MCS是造成这次长江流域产生暴雨甚至大暴雨级强降水的主要系统;MCS的强降水中心(区)与TBB≤-32℃的频率FM、TBB≤-52℃的频率Fs高值中心(区)关系密切,由FM和Fs可以相当明显地反映降水的总体特征,而且比使用TBB低值中心(区)来反映降水的总体特征能力要强;地面的梅雨锋、低层的切变线、对流层上层的高压这种上下层系统的配置十分有利于强对流天气的发生.     

用气象卫星资料估算吉林省主要农作物产量

净第一性生产力（Npp）分析是全球变化研究中广为利用的方法,利用气象卫星资料获得年际植被指数（Iv）估算Npp建立不同作物的Npp与其产量的关系模型,即可实现对粮食总产和不同作物产量的估算。文中介绍了应用净第一性生产力遥感（NPP—RS）模型对吉林省粮食总产和主要作物产量进行估算的方法。采用NPP—RS模型,对1995～2000年吉林省的粮食总产及主要农作物玉米、水稻产量进行了动态估算。对粮食总产估产的平均相对误差为13．6％,玉米的平均相对误差为17．6％,水稻的平均相对误差为6．7％。要提高用此方法进行遥感估产的精度,还需要对当年的种植制度、种植结构的变化有所了解,注意当年的灾情,增加灾害影响系数。     

环境气象指数的设计方法探讨

在大规模的现场和用户调查的基础上,结合现场观测和试验分析等手段,依据人类生活环境对气象条件的敏感性和依从性原理,提出了涉及人类生活、公共事业、休闲、旅游、农业生产、工程建设、医疗卫生等多种行业的环境气象指数的7种设计方法：回归统计法、因子加权法、经验模式法、历史资料反查法、动力统计法、延伸法、概念模型法,将7种方法单独应用或综合应用,江苏省气象部门开发研制了八大类73个环境气象指数。结合几个环境气象指数的研究实例,阐述了各种设计方法中的关键技术和要点,文中提出的环境指数设计方法较为简单实用,易于业务化,对气象指数的研究和业务工作均有一定的借鉴作用。     

2013年长江中下游夏季高温干旱演变过程及环流异常成因简析

利用改进的CIn指数,结合NCEP/NCAR再分析资料,逐候分析2013年夏季长江中下游地区高温干旱演变过程和高温异常成因。结果表明：改进后的CIn指数能够准确识别此次干旱过程,整体持续时间近一个月。旱情从7月第4候湖南南部开始,8月第3候干旱程度最强,特旱中心位于湖南省中东部,浙江省为高温中心,8月第4候旱情得到缓解。在干旱成因上,极涡位置异常偏西,影响长江中下游地区冷空气偏弱,南亚高压东伸与西太平洋副热带高压西伸明显;鄂霍次克海至菲律宾一带呈较强的EAP遥相关型,其中长江中下游地区位势高度的正异常加强了西太平洋副热带高压的中心强度并使其位置偏西;乌拉尔山地区的阻塞高压与西太平洋副热带高压相对峙,有利于西太平洋副热带高压长期稳定地控制在长江中下游地区;同时欧亚大陆与西太平洋海陆温差增大,东亚夏季风偏强,西太平洋副热带高压异常偏北,长江中下游地区下沉气流强盛,在西太平洋副热带高压和南亚高压共同作用下,造成持续的高温干旱过程。