人工增雨技术研究及示范

国家重点科技攻关项目“人工增雨技术研究及示范’’经过两年的攻关，在人工增雨综合探测、云水资源评估、催化作业、数值模拟、效果检验技术和外场示范试验等方面取得了一系列成果和应用效益，基本形成了一套人工增雨综合技术。2003年12月13日顺利通过科技部组织的专家验收。课题研究成果通过在示范区的检验、试用和完善，显示出具有业务应用和推广前景。课题主要成果为：     

风应力的旋转和辐散分量在ENSO循环中作用的数值试验研究

将 1 960～ 1 991年的月平均 FSU风应力资料分解为旋转部分和辐散辐合部分 ,分别用以强迫模式海洋。所用的模式为一个 2层热带太平洋区域海洋模式。结果表明 ,就季节变化而言 ,不论是用旋转分量还是散合分量强迫海洋 ,都不能产生合理的冷舌 ,哪怕将旋转或散合分量放大一倍或缩小二分之一 ,也不能使冷舌的强度和分布得到合理的改善。若采用气候平均的含有季节变化的风应力 (未对旋转和辐散分量进行分离 ) ,则可产生与实际相符的海表温度分布。在此基础上 ,分别叠加旋转和辐散分量的年际异常部分 ,通过对海洋的强迫 ,可产生海表温度异常。在年际异常旋转分量的强迫下 ,可产生较强的 SSTA振荡且具有明显的 ENSO周期 ;而在辐散辐合年际异常风应力的强迫下 ,则产生较弱的 SSTA,且振荡频率较高 ,ENSO周期不很明显。这些结果说明 ,风应力的涡旋和辐散辐合分量在海温季节变化和年际变化的形成中具有不同的作用 ,即合理的冷舌分布需要风应力旋转分量和散合分量同时作用于海洋方可产生 ,而仅有异常风应力的旋转强迫就可产生合理的 EL Nino/ La Nina现象。同时 ,风应力的辐散辐合分量在海洋平均状态的形成过程中是重要的 ,但在 EN-SO过程中就对海洋的作用而言则不如旋转分量重要。     

强震作用下冰水域桥墩动力响应研究分析

地震作用下冰水域桥墩受到动水压力与动冰荷载的的双重影响。基于Morison动水理论和Croteau动冰力模型,提出一种适用于冰水域桥墩动力时程反应分析的简便计算模型,通过振动台试验验证了其有效性,并分析了海冰质量和水深对冰海域桥墩动力响应的影响。结果表明,强震作用下有冰时墩底最大曲率比无冰时最大增加8.93倍,桥墩被自由冰包围时,墩底截面出现最大曲率时对应的海冰质量随着水深的增加而变大;随着冰质量的持续增大,墩身最大位移易超越极限位移,造成桥梁垮塌,在桥梁设计中应重点考虑。     

基于正交设计的复杂坝基弹塑性力学参数反演

复杂坝基弹塑性力学参数反演的计算工作量直接取决于采用何种优化方法。根据大坝在运行期的实测资料，运用有限元正交数值试验、回归分析和优化相结合的方法，反演了坝基岩体的弹塑性力学参数。实例研究表明了该方法的有效性和实用性。     

海盐气溶胶影响酸碱气体及无机盐气溶胶的敏感性试验

利用热力学平衡模式ISORROPIA及与之耦合的气相化学模式,通过两类敏感性试验,探讨了海盐气溶胶、相对湿度、温度对3种无机盐（硫酸盐、硝酸盐、铵盐,包括液态和固态）和3种酸碱气体（氨气、气态硝酸、氯化氢）浓度的影响,以及不同海盐气溶胶浓度对热力学平衡的影响。试验结果表明,海盐浓度相对较低、相对湿度达到0．4～0．5以上、温度在-10～15℃之间时对各物种的平衡浓度影响比较显著。温度升高抑制硝酸盐、铵盐的生成,同时引起气态硝酸、氨气和氯化氢浓度的增加。而湿度升高时对硝酸盐、铵盐的生成有促进作用,反而造成气态硝酸、氨气和氯化氢浓度的降低。海盐气溶胶、相对湿度及温度的变化对硫酸盐气溶胶没有影响。在热力学平衡中如果考虑海盐气溶胶（主要成分NaGl）的作用会使得硝酸盐气溶胶、氨气浓度增加,而硝酸气体、铵盐气溶胶浓度减小,其中硝酸盐和气态硝酸的改变最为明显。由于海盐气溶胶和硫酸、硝酸的反应,产生了氯化氢气体,造成海盐气溶胶的氯亏损现象。     

大庆地区大—暴雨数值预报模式

为开展地市级精细化天气预报 ,在引进和试验的基础上 ,设计研制出了大庆地区 24～120h区域暴雨数值模式滚动预报业务系统 ,并于2003年7～8月进行模式试验。结果表明 :模式对 12～24h区域暴雨具有预报识别能力 ,48～120h具有指示意义。     

唐山地震破裂过程的雁行断裂模式及理论和试验的模拟

按照重新定位后的震源位置及更多的补充资料,重新计算了唐山地震序列中主要地震的震源机制.用新方法和原有方法重新测定了主要地震的破裂几何尺度和震源参数.并进一步研究了1976年至今的余震活动性. 新结果指出,两个7级以上地震的震源机制更加相似,破裂方向也几乎相同.Ms=7.8地震的破裂长度在77——87km之间.它东北端的破裂终止点是在榛子镇稍南而不是芦龙附近.根据新的结果,本文提出一个非等长雁行断裂力学模式.理论和试验结果指出,新模式能更好地模拟唐山地震的破裂过程,并能较好地解释那些用已有模式不能解释的观测事实.      

一次梅雨锋结构及锋区强度对锋面结构影响的数值模拟

利用中尺度模式MM5对1999年6月下旬发生在长江中下游地区的一次锋上西南低涡发展的梅雨锋暴雨过程进行了研究。通过敏感性试验, 探讨了低涡对锋强、 锋生的敏感性, 锋生、 锋消与低涡发展演变的时间空间上的联系等问题\.结果表明, 低涡对中层锋面强度的变化敏感, 中层锋强发生改变会导致整层涡度发生同位相的变化。中层系统对梅雨锋气旋的发展起主要作用, 中层锋面对低涡发展的影响比边界层锋更关键。中层锋面强度改变会激发出中低层的垂直次级环流, 低层的辐合上升运动发生改变, 最终影响到低涡强度的发展。敏感性试验证明, 锋面强度变化对低涡发展造成的影响有超前性, 中层锋面先发生变化, 6 h左右以后低涡强度发生改变。锋区强度和低涡强度发生变化的地理位置基本在同一经度上, 锋强变化的位置在涡强变化位置的北面。     

玉米分期播种试验总结：温度对玉米生长的影响

为了揭示气温变化对玉米生长发育和产量的影响,在榆树市开展玉米分期播种试验。试验设早中晚3个品种、3个播期和3个重复,进行玉米生长发育进度、产量和温度、降水观测,分析温度条件对玉米生长发和产量的影响。结果表明,玉米的生育速度与温度条件有密切关系,气温越高,出苗速度越快,平均气温每升高1℃,出苗速度提升17％左右,营养生长速度提升5％左右。较早播种的处理由于积温多、有效生育期长,产量比较高。积温每增加100℃·d,单位面积产量增加8％左℃右。     

二维横波不稳定性的数值研究

应用线性非静力数值模式,对中－α尺度中线性和非线性横波不稳定的结构演变进行了数值模拟理想试验。结果表明：在线性非线性横波不稳定在其发展初期,都有“猫眼”流型出现;随着不稳定的进一步发展,非线性作用增强,其扰动结构不同于线性情况,流函数的扰动最后演变为以负环流为主的结构。