旋翼无人机测算风速风向技术研究

目前大部分民用无人机没有准确测量风速、风向和预警风场的功能,然而森林火灾扑救等多种场景需要无人机可以提供准确的风速。本文提出了一种基于旋翼无人机坐标数据测算风速风向的技术,通过无人机主机RTK坐标信息及方位角、倾角数据精准获取螺旋桨点相对坐标信息,选择不同负载条件下无人机以1~16 m/s的不同速度分别飞行30 s以上,根据螺旋桨坐标信息变化数值,结合风洞测试数据及风场动力学原理,研究风速与旋翼无人机倾角关系,并通过风洞试验检验该方法精度;并可根据无人机RTK推算出的螺旋桨坐标变化信息判断风向。结果表明,无人机风速与旋翼无人机倾角呈正相关关系;无人机负载加重时,对应受风速干扰的倾角会相对减小;无人机飞行受阵风干扰出现噪点的概率,高海拔区域大于低海拔区域;并建立六旋翼无人机飞行倾角的风速估算模型y=－1.043 5+1.150 1x,该模型测算风速的中误差值为0.966,绝对值小于1,满足应急指挥现场对无人机测量风速精度要求。该方法得到风速测算精度高,可以为旋翼无人机实时获取风速风向提供一种可行方法,具有一定的实用价值。     

遥感和GIS技术在全球海面风速分析中的应用

将遥感技术和地理信息系统（GIS）技术相结合，建立了一个基于TOPEX卫星的全球海面风速分析的海洋地理信息系统（MGIS）。阐述了全球海面风速分析模型的建立方法，定义了描述风场特征的相关参数，介绍了全球海面风速海洋地理信息系统的结构、功能和工作流程，另外，对系统的3个应用实例进行了地学分析。     

巴音布鲁克高寒区气象观测分析

本文通过2011-2013年中天山高寒无人区自建的自动气象站获取的稀缺气象资料,客观地揭示了观测区域的气象条件,给出部分气象特征参数变化特征,为中天山高山达坂区气象观测研究工作奠定一定基础,并得出如下结果：（1）迎风坡盛行风向SE、N,SE占35%,N占25%,N向风力集中4级以下,SE明显偏大,3级风比重15%,4级风比重7%,5级风比重4%;6级风比重1%,6级以上的风力几乎为零。背风坡主导风向角度范围在247.5°-337.5°,风力基本在6级以下,6级及以上风力出现概率不足1%。3-5级风占的比重较大。（2）日平均气温≤-10℃日数所占观测总日数的百分比,其值分别为：0.0%（恰西）、44.5%（江不肯达坂）、9.8%（江巴口子）、15.1%（铁力买提达坂）。恰西、江不肯达坂、江巴口子、铁力买提达坂4站日平均相对湿度≥80%的频率分别为5.9%、18.4%、16.1%和22.6%。（3）换算得出恰西、江不肯达坂、江巴口子、铁力买提达坂观测期间10m高度最大瞬时风速与小时平均风速分别为33.8/27.9m/s、41.0/27.3 m/s、25.7/17.7m/s、34.0/17.2 m/s。     

武汉市气候变暖与极端天气事件变化的归因分析

根据武汉市1951—2007年间年平均、最高、最低气温与8类年极端天气日数的序列,计算分析其变化趋势及年平均气温与极端天气日数的相关性,引入格兰杰因果性检验法,探讨气候变暖与极端天气事件之间的因果关系。结果发现:(1)近57年来武汉市年平均最低气温增幅为0.45℃/10a,明显高于年平均最高气温0.19℃/10a的增幅,可见气候变暖主要是由夜间气温升高所致;(2)高温和闷热天气事件为增多趋势,其中闷热天气事件最明显,达到2.8 d/10a,而年雷暴、降雪、低温、大风、雾日则均为下降趋势,雷暴、雾和低温事件降幅明显,每10年减少3.0 d、4.0 d和2.1 d。大风和降雪事件,每10年减少1.8 d和1.5 d。暴雨事件波动幅度较小。(3)年平均气温与当年及超前、滞后1～2年的极端天气事件具有高相关性;(4)格兰杰因果性检验结果发现,气候变暖是闷热天气增多和降雪事件减少的原因,同时亦是大风和低温减少的结果。这种因果关系的存在对极端天气事件预测和预估有重要的价值。     

极端洪水灾害损失评估方法及应用

极端洪水灾害具有频率低、影响范围大、损失高等特点,一般常遇洪水的灾害损失评估方法难以适用。分析了极端洪水灾害的自然属性与社会属性,认为极端洪水灾害损失具有时空分布的特性,因此借鉴空间信息格网技术,分别形成了极端洪水水文特性格网与社会经济特性格网,并将其叠加得到具有空间拓扑关系和属性信息的基于GIS的极端洪水损失空间信息格网模型,从而有效地反映了极端洪水灾害的时空特性。结合极端洪水损失率数据库,可评估极端洪水灾害损失。利用该方法评估了1998年特大洪水造成哈尔滨市江南主城区的直接经济损失,实证说明该方法可用于极端洪水灾害损失的评估。     

基于海上风电场构建海洋水文同步实时现场观测系统的思考

海上风电是一种清洁的可再生能源。本文简述了海上风电发展概况, 并介绍了广东省在南海北部建设海上风电场的进展, 同时描述了南海北部一些典型的海洋水动力过程及其现场观测研究存在的难题; 最后提出利用海上风电场构建海洋水文现场同步实时网络系统的观点, 指出利用这些长期定点的网络式观测数据对研究海洋中小尺度动力过程等的优势。希望能为促进海上风电与海洋科学研究的融合发展提供参考。     

Sediment transport in high‐speed flows over a fixed bed: 2. Particle impacts and abrasion prediction

Single bed load particle impacts were experimentally investigated in supercritical open channel flow over a fixed planar bed of low relative roughness height simulating high‐gradient non‐alluvial mountain streams as well as hydraulic structures. Particle impact characteristics (impact velocity, impact angle, Stokes number, restitution and dynamic friction coefficients) were determined for a wide range of hydraulic parameters and particle properties. Particle impact velocity scaled with the particle velocity, and the vertical particle impact velocity increased with excess transport stage. Particle impact and rebound angles were low and decreased with transport stage. Analysis of the particle impacts with the bed revealed almost no viscous damping effects with high normal restitution coefficients exceeding unity. The normal and resultant Stokes numbers were high and above critical thresholds for viscous damping. These results are attributed to the coherent turbulent structures near the wall region, i.e. bursting motion with ejection and sweep events responsible for turbulence generation and particle transport. The tangential restitution coefficients were slightly below unity and the dynamic friction coefficients were lower than for alluvial bed data, revealing that only a small amount of horizontal energy was transferred to the bed. The abrasion prediction model formed by Sklar and Dietrich in 2004 was revised based on the new equations on vertical impact velocity and hop length covering various bed configurations. The abrasion coefficient k_v was found to be vary around k_v ~ 10⁵ for hard materials (tensile strength f_t > 1 MPa), one order of magnitude lower than the value assumed so far for Sklar and Dietrich's model. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

常梯度声线跟踪中平均声速的改进算法

在对多波束测深常用声线跟踪算法进行分析的基础上,提出了一种改进的声线跟踪算法,即沿声线传播的圆弧路径进行积分来求取层内的平均声速,进而推导了严密的多波束测深波束脚印位置的计算公式。理论推导表明,常用的声线跟踪算法的平均声速是将声线的圆弧传播路径当作对应弧段弦时的改进算法平均声速的近似解。实验表明,改进的声线跟踪算法比常用的声线跟踪算法更严密。     

区域风能资源评价分析的动力降尺度研究

不同于以往的统计风能评估方法,本研究将动力降尺度方法应用到江苏省的风能评价分析中。利用NCEP/NCAR再分析资料与江苏省65个地面气象观测站1971～2000年的观测资料,建立了动力降尺度区域气候模式MM5V3的初始场和边界条件,用较高分辨率（水平分辨率为5 km）评估了江苏省60 m高度的风能分布,分析了动力降尺度方法在区域风能资源评估中的有效应用。结果表明,江苏省风能资源由东部沿海向西部内陆递减,以西连岛为代表的东部沿海风能资源最丰富,其次为长江三角洲地区,太湖、洪泽湖及高邮湖地区的风能资源也比较丰富,徐州市与南京市的风能资源最贫乏。分析表明,动力降尺度方法能够用较高分辨率模拟局地环流和地面风的主要分布特征,可以作为区域风能资源评价分析的有效手段。     

体感温度客观分析方法研究

影响人体体感温度的气象要素主要包括温度、湿度、风以及太阳辐射,依据这些气象要素影响人体体感温度的原理,确定了平均气温与体感温度相同时的临界相对湿度、风速及太阳辐射值.以全国有水平面直接辐射曝辐量观测项目的77个气象台站的历年逐日4次定时观测资料为基础,把相邻两个白昼(夜间)的气温差作为因变量,相对湿度差、风速差、垂直辐射差(白昼)作为自变量,以旬为时问分辨率,建立了逐旬多元回归方程.各地所建立的逐句多元线性拟合方程拟合优度相当高,F统计量检验也充分证明线性回归方程总体成立,从气候意义、统计角度来看该方法都具有充分的可行性.