飓风Bonnie发生发展过程中的强度结构变化和惯性稳定度分析

利用MM5高分辨率数值模式模拟飓风Bonnie(1998)的资料,根据风垂直切变随时间的变化,将飓风Bonnie的发生、发展划分为3个阶段;在不同阶段中,通过分析飓风结构和强度的变化,研究其惯性稳定度的演变。结果表明,Bonnie在发生发展过程中具有很强的非对称性,并出现眼墙替换过程。在飓风结构发展中,较高的惯性稳定度发展与风暴的内核尺度发展一致;高惯性稳定度区提供抗径向运动,主要出现在主眼墙附近和内部区域,高惯性稳定度区的建立致使Rossby变形半径减小,风垂直切变影响减小,使得潜热释放集中于该区,有利于飓风加强,这是飓风内核发展的一个重要因素。     

一个β中涡对双台风相互作用影响的物理过程

利用高分辨率f平面正压拟谱模式,分析一个β中尺度涡对双台风相互作用影响的物理过程。结果表明：β中涡的存在可以使原本排斥的两个DeMaria型台风涡旋合并;β中涡改变双台风相互作用终态的物理机制是：初始时段处于某一台风涡旋正影响区内的β中涡,构成了非对称涡度场,进而在该台风涡旋内部产生指向另一个台风涡旋的气流。该气流如果足够强,则会使两个台风的中心距离在短时间内下降到合并临界距离之内,触发双涡合并过程的发生。     

用于非均匀地表通量估计的一种积分算子

在文献[1]的基础上,将Giorgi(1996)提出的通量计算方案进一步推广为非对称分布的简化形式,求得非均匀地表区域平均通量。以土壤水分饱和度为例,求解出土壤水分通量区域值的数学解析解形式,用随机仿真数据和实测资料对该方案进行数值模拟试验,验证其适用性。     

台风移动规律的研究 Ⅲ.台风与外界水平动量交换的影响

着重分析了流场半非对称台风的流入层和流出层与外界的水平动量交换影响台风移动的定性特征。结果表明，主要流入通道或主要流出通道位于台风右（左）侧时，有利于台风加速、左折（减速、右折）；当主要流入通道或主要流出通道位于台风后部（前部）时，有利于台风加速、右折（减速、左折）。     

树枝状管网优化布置形式初探

本文在工程实践的基础上,根据机井在地块中的不同位置,提出了四种不同的管网布置形式,通过人工调整畦面坡降,改习惯的单向灌水为双向灌水。在满足田间灌水要求的前提下,较大幅度地减少了田间支管的条数,从而有效地降低了工程投资。     

超细SiO2改性壳聚糖膜的制备、表征及蛋白质分离性能研究

本研究通过先共混沉淀后溶解去除超细SiO₂颗粒(5～10μm)制备改性壳聚糖膜,采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)观察显示,改性后的壳聚糖膜由微尺度多孔结构和光滑表面结构的非对称结构组成,并且改性前后壳聚糖膜的机械性能没有明显改变。死端过滤实验测试膜通量的结果显示,由于微观凹凸膜结构可增大膜的有效扩散面积,因此改性后壳聚糖膜的水渗透性比未改性壳聚糖膜提高了1.5倍。采用自由扩散法测试溶菌酶(14 kDa)、胰蛋白酶(20 kDa)、胃蛋白酶(34 kDa)、鸡卵清蛋白(43 kDa)和牛血清白蛋白(65 kDa)在壳聚糖膜内的有效扩散系数(effective diffusion coefficients,D_eff),实验结果表明,虽然蛋白质分子量的变化仅为4.6倍,但是改性壳聚糖膜中蛋白质的D_eff变化达330倍,说明壳聚糖膜具有一定的蛋白质选择过滤性能。另一方面,鸡卵清蛋白和牛血清白蛋白的D_eff出现了较为明显的变化,由此推测改性壳聚糖膜传质通...     

对流非对称台风"天鸽"(1713)近海急剧增强成因分析

利用欧洲中心ERA-Interim逐6 h再分析资料(水平分辨率0.125°×0.125°)、NOAA逐日海表温度资料(水平分辨率0.25°×0.25°)、日本HMW8卫星逐时黑体亮温TBB (水平分辨率0.05°×0.05°)资料对对流非对称台风"天鸽"近海急剧增强原因进行了分析。结果表明:(1)"天鸽"是在其对流呈非对称分布的前提下发展起来的,近海急剧增强过程其对流也呈非对称分布。"天鸽"强度增强时,TBB一波非对称振幅逐渐减小,非对称程度减弱。(2)南海北部28.5～30℃异常偏暖的海表温度有利于"天鸽"快速增强,是"天鸽"近海急剧增强的原因。(3)"天鸽"近海强度变化与南亚高压、副热带高压的强度变化呈正相关系,"天鸽"近海急剧增强发生在200 hPa南亚高压加强东移,同时500 h Pa副热带高压加强西伸、低层西南季风加强的有利条件下。200 hPa南亚高压反气旋环流加强东移导致台风上空向西南方向出流加强,台风中心南侧高层辐散与低层辐合的显著加强及其导致的非对称分布的强对流的发展,是"天鸽"急剧增强的重要原因之一。200hPa南亚高压加强东移与低层西南季风加强同步导致环境风垂直切变明显增大,对"天鸽"内的对流分布和台风强度均有重要影响,环境风垂直切变低于阻碍台风发展的阈值(12.5 m·s~(-1))是台风急剧增强的一个重要条件。(4)"天鸽"强度的快速加强与副热带高压加强西伸和西南季风加强造成的台风内部的非对称环流结构密切相关,"天鸽"水平风速的非对称分布导致台风中心附近正涡度增大,水平风速非对称分布变深厚引起台风中心附近正涡度大值区向对流层中上层伸展,也是"天鸽"急剧增强的重要原因。     

20 Ma以来Mohns洋中脊的非对称扩张速率与地壳结构

超慢速扩张的Mohns洋中脊共轭两侧的地球物理场与地壳结构具有显著的非对称性.利用我国第五次北极科学考察采集的水深、重力与磁力数据,结合历史资料,我们计算了14条垂直Mohns洋中脊剖面的扩张速率、剩余水深、剩余地幔布格重力异常(RMBA)、地壳厚度和非均衡地形.对洋中脊共轭两侧以上计算结果的进一步对比发现,Mohns洋中脊两侧整体(下文均指同一地质时刻各剖面的平均值)的非对称性呈现明显的两段性:20~10.5 Ma,相比Mohns洋中脊东侧,西侧的扩张速率更慢、地壳更厚、非均衡地形更低; 10.5~0 Ma,扩张速率、地壳厚度和非均衡地形的非对称的极性与20~10.5 Ma期间完全相反.后一阶段,整体扩张速率在西侧更快、剩余水深更浅,但是对应更薄的地壳和更高的非均衡地形.我们推断前者为冰岛沿Kolbeinsey洋中脊的作用增厚了Mohns洋中脊西侧地壳并使得洋中脊向西侧跳动,而后一阶段反映了岩浆供给减少后西侧集中的构造活动导致的更多的拉伸与隆升.沿各剖面上,10.5~0 Ma期间构造活动集中的洋中脊西侧均具有薄地壳和高非均衡地形,但构造拉伸的增加并不总是对应增快的扩张速率.岩浆在浅部更多地向东侧的分配以及洋中脊向西侧的跳动可能使得东西两侧具有相近的扩张速率.

     

圆形涡旋中心非对称扰动的斜压不稳定研究

涡旋中的非对称扰动又是一种较为常见的流体运动现象,如不成熟飓风中出现的中尺度深厚对流云区（又称圆形抽气云CEC）,热带风暴发展时的不对称性以及环流中心往往位于浓密云区的边缘等,都是涡旋中存在不对称扰动的表现形式。然而对于涡旋中非对称扰动的稳定性问题的研究,目前还比较少。文中从柱坐标下的斜压模式出发,研究了热带气旋等一类涡旋中心的非对称扰动的不稳定问题,结果表明：（1）与平直的基本流相比,涡旋中更容易出现斜压不稳定,扰动更容易发展;（2）不稳定可以使涡旋中的能量由基本场向扰动场转换,涡旋变得不对称。扰动是一种重力内波,其传播速度远小于基本流角速度,有些甚至逆基本流缓慢倒转;（3）在通常的稳定度参数条件下,发展扰动主要集中在高层,从结构上看,扰动的倾斜度大。当稳定度参数很小时,扰动可扩展到整个对流层,倾斜度较小;（4）高层反气旋也可以激发出不稳定内波,这种扰动在低层表现明显。当稳定度参数较小时,扰动发展较快,并且也以很小的速度倒转。     

红外云顶亮温在西北太平洋热带气旋强度预报中的应用

应用GMS-5气象卫星红外云顶亮温(TBB)资料,分析西北太平洋的热带气旋(TC)TBB、TBB的对称和非对称分量与滞后0-48 h TC强度的相关关系.发现,TC眼墙附近东南侧的TBB、距TC中心半径0.8°-1.7°范围内TBB对称分量和1-10波振幅之和与0-48 h的TC强度有很好的负相关关系,与滞后24 h的TC强度相关极值分别达到-0.52,-0.59和-0.625.考虑气候持续因子、天气因子及TBB因子,针对1996-2002年西北太平洋远海区域(0°-50°N,120°-155°E)热带风暴(TS)等级以上样本,建立12,24 h和48 h强度预报方程并进行独立样本检验.结果表明,1.0°-1.5°环域平均的TBB对12 h强度预报的方差贡献位居第4,TC东南侧TBB的平均值和1.1°-1.5°范围TBB极大与极小值之差对24 h强度预报的方差贡献分列第3和第5位.考虑TBB因子的回归方程对TS和强热带风暴(STS)的强度预报能力有较大提高,对12 h内强度减弱15 m/s以上TC的12 h预报、强度稳定TC的24 h预报和强度48 h增强10 m/s 以上TC的48 h预报均有所改善.