Simulation and measurement of surface shear stress over isolated and closely spaced transverse dunes in a wind tunnel

Topographic interactions generate multidirectional and unsteady air?ow that limits the application of velocity pro?le approaches for estimating sediment transport over dunes. Results are presented from a series of wind tunnel simulations using Irwin‐type surface‐mounted pressure sensors to measure shear stress variability directly at the surface over both isolated and closely spaced sharp‐crested model dunes. Findings complement existing theories on secondary air?ow effects on stoss transport dynamics and provide new information on the in?uence of lee‐side air?ow patterns on dune morphodynamics. For all speeds investigated, turbulent unsteadiness at the dune toe indicates a greater, more variable surface shear, despite a signi?cant drop in time‐averaged measurements of streamwise shear stress at this location. This effect is believed suf?cient to inhibit sediment deposition at the toe and may be responsible for documented intermittency in sand transport in the toe region. On the stoss slope, streamline compression and ?ow acceleration cause an increase in ?ow steadiness and shear stress to a maximum at the crest that is double that at the toe of the isolated dune and 60–70 per cent greater than at ?ow reattachment on the lower stoss of closely spaced dunes. Streamwise ?ow accelerations, rather than turbulence, have greater in?uence on stress generation on the stoss and this effect increases with stoss slope distance and with incident wind speed. Reversed ?ow within the separation cell generates signi?cant surface shear (30–40 per cent of maximum values) for both spacings. This supports ?eld studies that suggest reversed ?ow is competent enough to return sediment to the dune directly or in a de?ected direction. High variability in shear at reattachment indicates impact of a turbulent shear layer that, despite low values of time‐averaged streamwise stress in this region, would inhibit sediment accumulation. Downwind of reattachment, shear stress and ?ow steadiness increase within 6 h (h = dune height) of reattachment and approach upwind values by 25 h. A distance of at least 30 h is suggested for full boundary layer recovery, which is comparable to ?uvial estimates. The Irwin sensor used in this study provides a reliable means to measure skin friction force responsible for sand transport and its robust, simple, and cost‐effective design shows promise for validating these ?ndings in natural dune settings. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

天津气象塔风温梯度观测资料的统计特征

利用天津气象塔风温梯度观测资料对其统计特征及平均风温廓线的日变化规律进行了分析，特别是分析了稳定层结的风温廓线特征，还给出了几种典型天气的低层大气结构的个例分析。     

一次梅雨锋降水系统三维风场双、三雷达对比研究

2002年，“我国重大气候和天气灾害的形成机理与预测理论研究”项目首次启用三多普勒天气雷达组网对暴雨系统进行同步观测，作者使用MUSCAT技术对6月24日梅雨锋雨带上的一个中β系统进行了双、三多普勒雷达三维风场对比分析，表明大气中低层辐合线是此次暴雨系统的一个重要特征。     

最不利设计地震动研究

实际记录到的真实地震动在工程结构的抗震研究、分析和设计中往往作为一种施加到结构上使结构振动，直至破坏的地震荷载．如何合理选择真实的地震动记录作为研究结构地震反应的输入，一直是国内外抗震研究和设计中引人关注的重要问题．本文首先提出了最不利设计地震动的概念；然后在收集到的国内外5000余条被认为有重要意义的地震动记录基础上，利用综合估计地震动潜在破坏势的方法，对４种场地类型分别给出了长周期、短周期和中周期结构的国内外最不利设计地震动；最后通过几类不同结构的地震反应分析，初步验证了本文所确定的最不利设计地震动的可靠性和合理性．      

地震动输入能量衰减规律的研究

对所收集到的266条强震记录，将其按场地条件分类，计算了不同场地条件、不同延性系数下的“绝对”和“相对”输入能量反应谱，然后利用两步回归法，得出了不同场地条件下地震动“绝对”和“相对”两种输入能量的衰减规律，分析了场地条件、延性系数、震级及距离等参数对地震动能量谱的影响，并对两种输入能量衰减规律进行了比较。     

矩形高层建筑扭转动力风荷载解析模型

本文通过研究不同长宽比、高宽比的矩形棱柱体在边界层风洞中典型攻角下的扭矩，提出了矩形高层建筑扭矩功率谱密度、均方根扭矩系数和Strouhal数的经验公式，并对相干函数作了一定的探讨，建立了完整的扭转动力风荷载解析模型。该模型和试验结果吻合较好，证明它是合理有效的，可在此基础上建立高层建筑扭转动力响应频域计算方法。     

强震观测建筑结构的地震反应分析

选择取得强震观测资料的建筑结构为研究对象，采用有限元法建立结构的动力反应分析模型，利用SAP2000程序分析了结构的地震反应，并同实际记录到的结构地震反应进行了对比分析，讨论了结构模型参数估计和一些不确定因素对模型精度的影响。     

地震视应力用于震后趋势快速判定的可能性

对多次强震的地震视应力进行了计算，将各次强震的地震视应力的高低与强震发生后的后续地震的强度进行联系，探索它们之间的关系，进而提出将地震视应力用于强震震后趋势预测的可能性。对多次强震的地震视应力与其后续地震强度的关系的分析结果表明，低视应力的强震的后续地震的强度一般较低，即低视应力的强震发生后，震区发生较强的后续地震的可能性较小。     

热层风场的理论模拟与分析

通过求解中性大气Navier Stokes动量方程建立了一个时变的三维风场理论模式，利用目前新版的中性大气模式NRLMSISE 00及国际电离层参考模式IRI2000作为输入参数给出热层风场. 基于该模式，计算得到中等太阳活动年磁静日风场的变化形态及其受电场和离子曳力的影响. 同时，将Navier Stokes动量方程作不同形式的简化，并利用简化模式与本文的模式计算结果的对比，分析中性大气Navier Stokes动量方程中黏性项以及非线性项(U·Δ)U的作用. 结果表明，本文所建立伪三维风场模式给出的结果更为合理，而简化模式在某些地区尤其在低纬和赤道区不适用，黏性项及非线性项的作用不可忽略. 本文所建立的风场模式将对研究电离层动力学过程、电离层与热层的耦合过程以及空间天气学研究都有着重要意义.     

长江巨洪的强信号探讨

分析了1900年以来长江3次巨洪的3个强信号：(1)太阳黑子活动，(2)厄尔尼诺事件，(3)青藏高原南部大震，它们对大气环流异常的影响分别称为日气作用、海气作用、地气作用，依据长江巨洪和3个强信号的基本事实，讨论了长江发生巨洪的统计规律，指出当3个强信号的出现时间互相重叠时，长江很可能发生巨洪，如果再叠加其它信号，长江发生巨洪的量级更大，这对长江巨洪的超长期预期具有重要的指示作用。