海岸工程中海浪数值模拟和环境参数选取的进展

主要介绍了我国近的来在海岸工程设计，建设中有关海浪数值模拟及环境参数选取方面的研究进展。     

Characteristics and influencing factors of frontal upwelling in the Yellow Sea in summer

Frontal upwelling is an important phenomenon in summer in the Yellow Sea (YS) and plays an essential role in the distribution of nutrients and biological species. In this paper, a three-dimensional hydrodynamic model is applied to investigate the characteristics and influencing factors of frontal upwelling in the YS. The results show that the strength and distribution of frontal upwelling are largely dependent on the topography and bottom temperature fronts. The frontal upwelling in the YS is stronger and narrower near the eastern coast than near the western coast due to the steeper shelf slope. Moreover, external forcings, such as the meridional wind speed and air temperature in summer and the air temperature in the preceding winter and spring, have certain influences on the strength of frontal upwelling. An increase in air temperature in the previous winter and spring weakens the frontal upwelling in summer; in contrast, an increase in air temperature in summer strengthens the frontal upwelling. When the southerly wind in summer increases, the upwelling intensifies in the western YS and weakens in the eastern YS. The air temperature influences the strength of upwelling by changing the baroclinicity in the frontal region. Furthermore, the meridional wind speed in summer affects frontal upwelling via Ekman pumping.     

云凝结核浓度对南京地区一次冰雹云过程影响的数值研究

采用WRF模式与包含了云凝结核(Cloud Condensation Nuclei,CCN)浓度和霰雹密度预报的NSSL(National Severe Storm Laboratory,国家强风暴实验室)微物理方案,模拟不同CCN初始浓度条件下南京地区的一次冰雹云过程,分析不同CCN初始浓度影响下冰雹云过程的宏微观演变特征,以及对流发展不同阶段的水凝物粒子及流场、温度场的垂直分布特征。研究发现:1)较大的CCN初始浓度虽然抑制了前期对流降水,但对后期对流降水的产生有促进作用;2)CCN初始浓度的增加使得模拟雷达回波的强回波区域(大于40 dBz)缩小,中等强度区域(小于40 dBz)扩张。3)CCN初始浓度增大不利于对流发展初期云雨自动转化过程的发生,但是促进了冰晶与雪的产生,使得冰雹含量峰值出现的时间推迟。4)CCN浓度增大抑制了雨水产生,间接使得霰粒子更倾向于干增长,平均密度更小;5)较大的CCN浓度促使冰雹云单体的发展时间增长。     

现浇混凝土薄壁管桩复合地基桩土应力比影响因素分析

桩土应力比是复合地基设计计算中一个重要参数。基于盐―通高速公路单桩复合地基静载试验,通过有限元模拟,研究了褥垫层模量和厚度、桩体模量、桩长、基础刚度等影响因素对现浇混凝土薄壁管桩复合地基桩土应力比的影响。结果表明所建立的模型是合理的。褥垫层模量增大或厚度减小导致桩土应力比增大,桩体模量、桩长和基础刚度的增加可使桩土应力比增加。     

2005年8月21日桂西大暴雨天气分析与降水模拟

利用常规、红外云图、雷达资料对2005年8月21日发生在桂西的大暴雨天气过程进行诊断分析,发现造成桂西这次强降雨主要直接影响系统来自低层切变线、高空低槽和地面静止锋。低层切变线是引发此次强降水的主要系统。低层低涡是在桂西强降水发生后才逐渐发展起来的。采用非静力中尺度数值模式(MM 5)对这次大暴雨过程进行初步模拟试验,结果表明模式对这次强降水的雨带分布、暴雨中心强度及其位置的模拟也与实况较为接近。     

地下工程渗流排水孔数值模拟的隐式复合单元法

根据渗流基本原理,提出了排水孔在地下工程中渗流数值模拟的隐式复合单元法。将排水孔隐含于模型网格中,得到排水孔在模型中的数据信息。判断所有排水孔与单元的相对位置,通过修正排水孔所穿过单元的渗透传导矩阵来模拟排水孔的强排水效果,并通过实例对排水子结构法和隐式复合单元法进行了比较。运用编制的三维有限元计算程序对某地下水电站厂房渗流场及排水孔进行了模拟,结果表明,采用隐式复合单元法对排水孔进行模拟是可行的。     

基于优化样本组合的集合-变分混合同化方案研究

为有效引入"流依赖"的背景场误差协方差,同时降低集合预报带来的计算量,尝试通过优选与同化时刻天气形势更相似的历史预报样本,并结合预报过程中的时间滞后样本,将两种样本引入集合-变分混合同化系统中,构建基于优选历史预报样本和时间滞后样本的集合-变分混合同化方案。单点观测理想试验表明,优选历史预报样本结合时间滞后样本,既能够缓解样本不足所导致的采样误差,又能够为同化系统提供"流依赖"的背景场误差协方差。连续一周的循环同化及预报试验结果显示,相较于ERA5资料和探空资料,三维变分方案整体表现稍差,样本组合混合同化方案分析场和预报场的均方根误差最小,且比仅用时间滞后样本的混合同化方案有所改进;降水评分整体也表现最优,尤其对中雨和暴雨的模拟改进较明显,较好地模拟出了强降水中心的强度和位置,且改善了降水过报的问题。     

三亚湾海岸动力演变的数值模拟研究

近年来,海岸侵蚀呈现不断加剧的趋势,给沿海地区经济社会的发展造成了极大危害。关于三亚湾海岸侵蚀过程及其动力学研究多停留在定性或半定量阶段。从海岸动力地貌学角度出发,基于沉积物迁移理论,利用数值模拟方法,定量研究了三亚湾海岸在波浪和潮流作用下的动力演变过程。计算结果重现了海水波浪的传播形态及动态特征:涨潮时,波高极值相对较大,水位随之升高,波动现象明显,波动形态复杂;落潮时,波高极值相对减小,水位也随之降低,海面相对较平静,波形态在离岸区域较单一,仅在近岸区域相对多样化。同时,数值模拟结果也很好地显示了三亚湾岸线附近的沉积或侵蚀过程特征:三亚湾西段海洋动力条件较强,沉积或侵蚀现象明显,沉积/侵蚀能力由三亚湾西段逐渐向东段减小。此外,以海洋动力学机制为基础,定量模拟了三亚湾海岸侵蚀与演变物理过程,为该地区海岸开发利用、海岸环境保护提供科学依据。     

梨树断陷断陷期小宽断裂带构造应力场数值模拟

在小宽断裂带构造解析基础之上,根据地质资料以及前人提供的岩石物理学参数建立了梨树断陷区的二维地质和数值模型。进行了构造应力场数值模拟,分析了梨树断陷小宽断裂带断陷期小宽断裂带断陷期在沙河子期(K1sh)、营城期(K1yc)、登楼库期(K1d)的构造应力场特征。模拟结果显示：(1)沙河子期在左旋走滑应力状态下,小宽断裂带处于近NE—SW方向的拉张应力状态,剪应力在沿着断裂带SW—NE走向逐渐减小; (2)营城期在右旋走滑的应力状态下,小宽断裂带处于近NW—SE向的拉张力状态,剪应力最大值位于断裂带的最中间部位;(3)登楼库期在左旋走滑的应力状态下,断裂带处于SWW—NEE向的张拉应力状态,剪应力最大值位于断裂带西南段。     

NUMERICAL SIMULATION OF OZONE DISTRIBUTIONS AND ITS VARIATION MECHANISM*

A 2-D global chemistry-transport model is set up in this paper.The model simulates the atmospheric ozone distributions well with specified dynamical conditions.The analysis of ozone variation mechanism shows that ozone is chemically in quasi-equilibrium except for the polar night region where the variation of ozone concentration is under the control of dynamical processes,that the oxygen atoms which produce ozone are mainly provided by the photolysis of O₂ in the upper stratosphere and by the photolysis of NO₂ in the lower stratosphere and the troposphere.and that the ozone is destroyed mainly by NO_x:the reactions between NO_x and O₃ and the odd oxygen cycle contribute 80% to more than 90% of the ozone destruction.