循环同化相控阵雷达数据模拟对流触发同化方案研究

利用WRF-EnKF同化系统,以2020年7月5日北京大兴发生的一次强对流天气背景下对流触发过程为个例,研究同化C波段相控阵雷达数据时更优的同化方案设置。本研究从同化频率、晴空数据处理阈值以及边界层杂波处理高度3个方面进行了研究。结果显示,高频同化可以抑制虚假回波,并有利于获得更准确的对流预报结果。将可靠晴空回波识别阈值设为-10 dBZ并剔除边界层内的低值回波可以有效改进对流触发的预报效果。为以后C波段相控阵雷达同化应用提供了新的同化方案思路。     

Test of the Louis scheme and COARE algorithm for friction velocity in different wind-sea/swell regimes

The Louis scheme and the COARE algorithm （version 3.0） are tested against eddy covariance and inertial dissipation methods for friction velocity estimates in different wind-sea/swell regimes. Atmospheric forcing data, tabulated by Donelan et al. （1997.J Phys Oceanog, 27：2087-2099）, were collected from a mast on the foredeck of a SWATH （small water-plane area, twin hull） ship in deep sea off the State of Virginia during the surface wave dynamics experiment. These data are representative of low to moderate wind regimes. The aerodynamic roughness length is determined by using the Charnock relationship. The intercomparison shows that the Louis scheme and the COARE algorithm underestimate the friction velocity by 6% and 3% respectively under pure wind sea conditions, 15% and 13% respectively under cross swell conditions, and 21% and 17% respectively under counter swell conditions. The analysis shows that these underestimations were caused by the method chosen to determine the aerodynamic roughness length because it significantly underestimates the aerodynamic roughness length. It is especially true under the cross swell and counter swell conditions.     

惯导/双星定位组合导航方案与精度分析

分析了惯导／双星定位组合的可行性;针对惯导／双星定位组合导航在飞行器上应用存在的有关问题进行了讨论,提出了可能的对策。通过不同方案的比较分析,给出了较为实用的惯导／双星定位组合导航系统设计方案,并对组合的时机和组合导航的精度进行了仿真计算和结果分析。结果表明,采用按精度要求进行惯导／双星定位位置组合,可以在某种程度上弥补双星定位导航系统为有源系统的缺点,并具有较高的精度。     

一个海气耦合模式模拟的云辐射过程

利用NCC/IAP T63海气耦合模式进行了20 a积分,详细分析了模式对云量及其辐射影响的模拟能力。结果表明,模式能够模拟出云量分布的基本特征,但同ISCCP卫星观测资料及ERA再分析资料相比还存在较大的差距,总体表现为模拟的云量偏小,尤其是海洋上部分地区出现了异常的低值区。通过对云量方案的改进,明显改善了两大洋东岸、夏半球副热带到中纬度海洋上空低云的模拟。但模式对热带印度洋到西太平洋地区云量的模拟仍然存在明显的偏差,这主要是由于模式对该地区强对流云模拟能力差,造成该地区高云模拟存在较大的误差。对辐射及其云辐射强迫的分析表明,模式对长波及其云辐射强迫的模拟要明显好于短波。短波辐射模拟的偏差主要是由于短波云辐射强迫模拟过小、耦合模式对积雪和海冰模拟较差、以及未考虑气溶胶的影响等原因共同引起的;而长波辐射模拟的差距主要是云量以及下垫面温度模拟不足造成的。相应于云量方案的改进,两大洋东岸、夏半球副热带到中纬度海洋上辐射(尤其是短波辐射)的模拟有了明显的改善,这也明显改进了这些地区的净辐射模拟。     

四川省地文景观和水域景观资源分类方案研讨

四川省位于我国西南腹地、长江上游和我国陆地三级阶梯中的一、二级阶梯之间,由于地质构造和地貌的独特性、复杂性和多样性,所形成的地文景观和水域景观等自然景观丰富、类型多样,成为中国乃至全世界地质景观最为丰富、最具特色的地区之一,按2017年底发布实施的《旅游资源分类、调查与评价》分类方案不能很好地反映出四川省地文景观和水域景观特色与亮点,为此,在充分研究国标基础上,结合其他相关规范以及全省地文景观和水域景观特色,依据资源现存状况、形态、特性、特征主要分类原则将地文景观和水域景观划分为8亚类34基本类型,其中前者4亚类21基本类型、后者4亚类13基本类型,与国标相比,取消了四川没有的海面1个亚类及其相应的3个基本类型以及不便于识别的垂直自然带1个基本类型,划分的基本类型与国标一致的有16个、修改完善的有7个、新增加的有11个。对四川景观资源分类方案进行研讨。     

考虑强震激励的某核岛厂房非岩性地基不同处理方案的对比研究

如何选取非岩性地基的处理方案对于不满足抗震适应性要求的核岛厂房地基而言具有重要的工程实用价值。结合国内某内陆核电不符合抗震适应性要求的实际厂址条件,给出地基处理方案评价的数值计算模型及分析过程。首先针对该核电工程实际项目,提出嵌岩桩、CFG桩及水泥土搅拌桩三种地基预处理方案,并以规范法验证处理后地基的承载力要求;进而通过建立非岩性地基条件下的桩-土-结构动力相互作用计算模型来综合考虑各方案对核岛厂房的地震响应影响,其中通过引入黏性人工边界和能量传递边界模拟无限地基辐射阻尼效应,采用等效线性法描述近场地基非线性特征,并基于上述有限元模型以全耦合方式考虑群桩效应的影响;最后从满足厂址地基适应性和经济效益两方面进行综合评价,给出针对本工程的最佳设计方案。该分析方法及研究成果可为类似条件下的核岛厂房非岩性地基处理方案的比选问题提供借鉴与参考。     

Flood routing based on diffusion wave equation using mixing cell method

A one-dimensional non-linear diffusion wave equation is derived from the Saint Venant equations with neglect of the inertia terms. This non-linear equation has no general analytical solution. Numerical schemes are therefore employed to discretize the space and time axes and convert the differential equation to difference form. In this study, the mixing cell method is used to convert the diffusion wave equation to difference form, in which the difference term can be eliminated by selecting an optimal space step size Δx when time step size Δt is given. When the time step size Δt→0, the space step size Δx=Q/(2S₀BC]_k) where Q is discharge, S₀ is bed slope, B is channel width and C_k is kinematic wave celerity, which is the same as the characteristic length proposed by Kalinin and Milyukov. The results of application to two cases show that the mixing cell and linear channel flow routing methods produce hydrographs that are in agreement with the observed flood hydrographs. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于不用分辨率和参数化方案的新疆区域数值模式性能初步评估

基于中尺度数值模式WRF,选取新疆两次强降水过程,设计三个试验方案,其中试验1为控制试验,试验2提高分辨率,试验3提高分辨率并调整物理参数化方案,初步评估不同分辨率和参数化方案对新疆区域2米温度、10米风速、降水预报的影响。结果表明：（1）提高分辨率对2米温度、10米风速模拟精度均有提高,2米温度预报精度提高约0.5℃,降低了日间温度模拟冷偏差;10米风速预报精度提高约0.5 m/s,降低了风速模拟正偏差;但提高分辨率后,模式出现虚假降水预报的情况。（2）提高分辨率并调整物理参数化方案后,2米温度模拟误差略有减小,模拟偏差减小约0.2℃;10米风速模拟误差增大约0.5 m/s,模拟偏差增大超过0.5 m/s;对降水落区、量级的模拟精度显著提高,减小了降水中心的模拟强度,对虚假降水预报有一定修正。     

百米级气象数值模拟研究进展与展望

21世纪开始, 随着天气气候模式和超算机计算能力的发展, 加之气象精细化预报服务需求日益增长, 气象数值模拟迈入"百米级"发展阶段.本文系统回顾并归纳了近20年来百米级气象数值模式研发和模拟应用两方面的研究进展.重点关注百米级大气模式资料同化和浅积云对流、云微物理、边界层和城市陆面等物理参数化方案的研发进展, 以及模式对天气系统、边界层特征、降水、雾和城市化效应的模拟研究.基于百米级模式的研发和应用现状, 指出该研究领域的五个重点发展方向, 包括有限域高分辨率资料同化方法、云和边界层作用反馈、百米级城市陆面模式、人工智能方法对参数化方案的改进、模式分辨率与计算资源的平衡配置, 以期为系统开展百米级气象数值模拟研究与应用提供参考.     

三维各向异性裂缝介质正演模拟的三种交错网格适应性比较及Lebedev方法的改进

研究了三维各向异性裂缝介质的正演模拟的三种不同有限差分法,即标准交错网格（SSG）、旋转交错网格（RSG）和Lebedev方法（LS）,详细对比分析这三种交错网格方法在模拟复杂各向异性介质的优势与局限.提出一种新的改进方法,简化了LS有限差分法在任意各向异性介质中的正演模拟.为了模拟三维大规模复杂各向异性介质的地震响应,提出一个优化的正演模拟计算流程：将模型参数分为模型介质参数和模型构造参数.该计算流程适用于三种有限差分法中的任何一种.使用LS方法实现任意三维各向异性裂缝介质地震响应的三维全波场模拟,通过使用三种不同的有限差分模拟方法进行二维和三维模型数值模拟试验,验证了所提出方法有效.