热传导有限元的神经计算原理及应用

根据热传导有限元分析方法的特点，把有限元计算问题转化为带约束的非线性优化问题，并给出求解该问题的改进Hopfield(TH）网络，最后对一个简单温度场神经计算进行数值仿真，仿真结果表明，神经网络能完成有限元模型的求解。     

近40年高层温度场和高度场的时空变化特征

用4种方式对NCEP／NCAR全球再分析资料中1958－1997年300hPa月均温度、100hPa月均高度资料序列进行对比分析，发现300hPa温度资料可靠性高于100hPa高度资料；详细考察近40a高层温度场、高度场的时空变化特征，并通过Morlet小波进一步分析两要素场的周期变化发现，温度场和高度场的EOF第1模态具有很好的空间整体民生和明显的年际和年代际变化，以10a左右和3a左右的周期为主要周期。     

P-σ坐标区域气候模式的垂直分辨率对模拟结果的影响

在原五层P σ坐标模式的基础上 ,发展了一个九层 1°× 1°P σ坐标区域气候模式 ,并用多年平均的NCEP再分析资料月平均场与五层模式进行了模拟对比检验。对比检验表明 ,改进后的九层模式对高度场、温度场及降水场的模拟均要优于原五层模式。对于风场的模拟 ,在冬季对流层中下层 ,九层模式的模拟要好于五层模式 ,夏季九层模式的模拟不如五层模式。但总的来讲 ,垂直分辨率的提高对P σ坐标模式的模拟具有较显著的改进效果 ,这为进一步发展区域海气耦合模式打下了基础     

热源法探测陡河水库左坝肩绕坝渗漏通道

通过热源法对陡河水库渗漏通道的探测发现,陡河水库左坝肩存在着绕坝渗漏通道。在左坝肩基岩10m高程附近存在低温场异常,通过对水库底部附近温度场分布测量,判定出低温水来自上游右支河水的补给,通过低温区分布确定出绕坝渗漏强渗漏通道的位置,在库水位保持在32m时,根据热源法计算出渗漏通道的渗漏量在3.59×105~4.74×105m3/d之间,钻孔发现水库边基岩中的水位比库水位低22m,水位差是造成了水库跌窝事故的主要原因,在11#钻孔中发现了来自河床的细砂,在11#和9#孔中的连通试验证实基岩中的强渗漏通道。     

断层失稳错动热场前兆模式：雁列断层的实验研究

在实验室使用红外热像仪和接触式测温仪同步观测记录了压性和张性雁列断层失稳错动前后的热场变化过程.从实验记录中发现，在断层失稳引起温度场和热红外辐射亮温温度场上升之前，在两断层段之间的岩桥区发生降温变化.断层带开始升温发生在失稳前2～3 s内，岩桥区的降温却发生在失稳前约20s，这两个超前时间长度相差近一个量级.此类热场先降后升变化过程在雁列构造变形中有一定的普遍性，可能作为雁列断层失稳错动的热场前兆模式.根据实验观测结果，详细描述了上述热场变化的时间过程及其空间分布特征，分析了产生此种失稳前兆模式的机制，显著异常出现的条件及有利观测部位，讨论了它在地震前兆探索等研究中的意义.     

秦岭山区一次冷空气过程的数值模拟

利用较高分辨率的区域气候模式RegCM3,对1977年1月20-22日一次侵袭秦岭山区的冷空气活动过程进行数值模拟,分析秦岭山脉对冷空气的阻挡和屏障作用,并检验该模式在复杂地形条件下的模拟能力.结果表明:模式模拟的降温过程与实况比较一致,秦岭山脉对冷空气的阻挡和屏障作用可造成其南北两侧温差达4℃以上,并且滞留冷空气达12h以上.还分析了此次冷空气影响过程中的温度场和气压场的演变,结果发现:RegCM3区域气候模式能够比较真实地模拟复杂地形条件下温度场和气压场分布特征及其变化规律.     

拱北隧道管幕冻结法温度场数值计算

以港珠澳大桥珠海连接段拱北隧道为工程实例，研究管幕冻结法的温度场发展规律，基于二维多孔介质传热理论，采用有限元软件COMSOL对积极冻结期的实际工况进行数值计算，模拟结果通过现场实测验证，研究了温度场在异形冻结管开启前后的发展与分布规律。结果表明:冻结30 d时，实顶管完全被冻土包裹，并且顶管之间开始形成连续的冻土帷幕；冻结50 d时，空顶管被冻土完全包裹；冻结90 d时，实顶管和空顶管处冻土帷幕厚度达到2.0 m，满足设计要求。在异形冻结管开启前、开启后10 d内和开启后10~20 d内，两顶管间中点处温度测点的平均温度变化速率分别为-0.86℃/d，-0.88℃/d和-0.25℃/d，之后各测点温度趋于稳定，进而形成温度较为均匀的冻土帷幕。研究成果可为类似冻结工程提供技术参考。      

红外仪激电仪超前探水技术研究

在１００号矿体工程的斜井开拓中,用构造推断及红外仪激电仪进行超前探水预测预报,经过现场实测、跟踪监测及含水曲线的研究分析,准确预报了前方含水构造部位,防止了水害,加快完成了该矿体的开拓,取得了明显的经济效益。     

滇黔静止锋减弱北抬期间环流特征分析

采用2010—2021年深秋初冬时节（11—12月）ECMWF细网格2 m温度预报资料,以及实况地面气压场、综合观测资料、卫星资料与NCEP/NCAR提供的FNL再分析资料,对滇黔静止锋减弱北抬期间贵州境内84个国家观测站72 h内逐日最高温、最低温进行检验评估。结果发现,滇黔静止锋活动期间相对于平均状态,其预报准确率均显著降低而平均均方根误差明显增加,其中2014年ECMWF预报准确率不足20%,几乎丧失预报能力。为此,以2014年发生的19次滇黔静止锋减弱北抬个例进行合成分析,发现各层环流和要素场特征较平均状态均发生了明显变化。主要表现为：200 hPa上,静止锋摆动期间较平均状态急流入口有所东移,其南北界区域总体变窄,急流中心平均强度由65.0 m/s下降到60.0 m/s;500 hPa上,中高纬两槽一脊形势变得更加不明显,冷空气势力减弱,环流纬向度增大;要素场上,相对平均状态,0℃线均位于600 hPa附近,中低层气温呈现明显增温状态,700~850 hPa逆温状态变弱甚至消散,在低层风场上表现为南风增强、涡度增大。因此,当滇黔静止锋发生减弱北抬时,其环流和要素场特征相对平均状态均发生强度和位置上的变化,在预报工作中,可以此特征判断静止锋是否减弱北抬,更好地进行地方预报与服务。