胶州湾高分辨率三维风暴潮漫滩数值模拟

基于海表气压项改进的FVCOM(Finite-Volume Coastal Ocean Model)海洋模式,研发胶州湾高分辨率三维风暴潮漫滩数值模式(JS-FVCOM).利用 JS-FVCOM 模式通过对天文潮、台风强度和径流3要素的不同组合,共设计了5个试验,分别进行风暴潮漫滩模拟实验.分析各试验结果得到如下结论:(1)随着台风最大风速的增加,风暴潮增水迅速增加,当综合水位超过防潮堤高程后增水速度明显减慢.海水淹没范围和淹没深度受综合水位超防潮堤高程时间影响明显.(2)在入海河流的河口区,当洪水位与高潮位相遇时,由于高潮位的顶托作用,洪水下泄不畅,造成综合水位上升明显,极易发生海水漫溢现象.JS-FVCOM 的模拟结果清楚地再现了海水漫堤的淹没过程,可为紧急情况下的人员疏散提供科学的基础数据.     

实验水槽常规流速模拟的缩尺方法

提出了一种实验室水槽中流速模拟的方法,该方法可根据需要提供合适的模型缩尺比,用来完成相关海洋工程的模型水动力性能实验,可以近似地模拟出实际设备在水中的工作状态,为在实验水槽中模拟水流动力参数提供有效的参考,方便水槽中的科学实验的开展。     

台风风暴潮异模式集合数值预报技术研究及应用

台风风暴潮数值预报的准确性在很大程度上取决于台风路径预报和强度预报的精度以及风暴潮预报模型的计算精度。目前,国际上24/48 h台风路径预报平均误差分别约为120/210 km左右[1],对于走向异常的台风误差更大;更有,根据单一的台风路径和单族的风暴潮数值预报模式并不能保证获得可靠的风暴潮预报结果。考虑多重网格法原理具有在疏密不同的网格层上进行迭代以达到平滑不同频率的误差分量,使得计算快速收敛,精度提高的特性。在前期研究基础上基于业务化高分辨率(结构网格/有限差分算法)和精细化(非结构网格/有限元算法)台风风暴潮集合数值预报模型构建多模型台风风暴潮集合数值预报系统。采用"非同族"模型进行集合预报很大程度上降低了误差相似遗传的可能性。应用该方法对典型台风风暴潮过程进行了试应用,试报结果表明:该方法对风暴潮增、减水预报效果高于单一集合预报,具有一定的应用前景。     

滨海新区温带风暴潮灾害风险评估研究

建立了一套基于非结构三角网、适用于滨海新区的高分辨率风暴潮漫滩数值模式,在陆地区域分辨率达到50~80 m,对两次典型的温带风暴潮进行模拟得到满意结果。计算了塘沽站19 a平均天文高潮值并根据对历史天气过程的分析,选取制定了4个强度的天气系统,而后模拟得到不同强度下滨海新区的温带风暴潮最大淹没范围。综合考虑风暴潮淹没风险与承灾体脆弱性制作出滨海新区温带风暴潮灾害风险图。结果表明:大部分地区都存在风暴潮灾害风险,沿海地区风险大于内陆,其中天津新港、临港工业区、海河北岸地区、大港地区南部的灾害风险最大。     

盐度对近江牡蛎耗氧率、排氨率、O:N 和吸收率的影响

以半现场流水槽法研究了不同盐度(5、10、15、20、25、30、35)对近江牡蛎(Crassostrea hongkongensis)耗氧率、排氨率、O:N、吸收率的影响,并测定了盐度为20条件下牡蛎耗氧率和排氨率的周日变化.结果表明,近江牡蛎耗氧率、排氨率、O:N先随着盐度的升高而下降,在20左右降到最低,随着盐度继续上升,又升高;而近江牡蛎的吸收率先随着盐度的升高而升高,在20左右达到最高,然后随盐度升高而下降.根据数据得出耗氧率与盐度的拟合方程: y=0.0033x2-0.1161x+1.5523, R2=0.9018;排氨率与盐度:y=0.0001x2-0.0041x+0.0871, R2=0.9889;O:N与盐度:y=0.0016x3-0.0782x2+0.9051x+10.818, R2=0.955;吸收率与盐度: y=-0.0011x2+0.0399x+0.4393.R2=0.9453.一日内,8时、14时、19时、22时4个时间点,近江牡蛎耗氧率和排氨率变化较大,在14时最大,表明该时点其代谢活动最强.     

弹性液舱内液体晃荡实验研究

通过物理模型实验,对水平简谐激励下弹性矩形液舱内液体晃荡问题进行了研究。实验中给出了不同液深和不同激励振幅下弹性液舱内液体最低阶固有频率。采用影像采集与分析系统获得液舱内自由液面的形状和高度,通过压力采集系统得到舱壁上的压力分布。实验中分析了不同液深、不同激励频率下弹性和刚性液舱内自由液面高度和晃荡压力的变化特性。比较了弹性和刚性液舱内不同位置处自由液面高度随外界激励频率的变化规律,以及舱壁上不同位置处的压力峰值随外界激励频率的变化规律。结果表明:非共振情况下,弹性和刚性实验结果及理论值三者的波高和压力较为接近。共振情况下,弹性和刚性波高基本相等,在近舱壁处二者明显大于理论值,而在远离舱壁处二者与理论值存在一定差别;弹性压力较刚性压力略小,但二者与理论值差别较大。     

Analysis of recent climate change over the Arctic using ERA-Interim reanalysis data

This study investigates recent climate change over the Arctic and its link to the mid-latitudes using the ERA-Interim global atmospheric reanalysis data from the European Center for Medium-Range Weather Forecast （ECMWF）. Since 1979, sub- stantial surface warming, associated with the increase in anthropogenic greenhouse gases, has occurred over the Arctic. The great- est warming in winter has taken place offshore in the Kara-Barents Sea, and is associated with the increase in turbulent heat fluxes from the marginal ice zone. In contrast to the marked warming over the Arctic Ocean in winter, substantial cooling appears over Siberia and eastern Asia, linked to the reduction of Arctic sea ice during the freezing season （September-March）. However, in summer, very little change is observed in surface air temperature over the Arctic because increased radiative heat melts the sea ice and the amount of turbulent heat gain from the ocean is relatively small. The heat stored in the upper ocean mixed layer in summer with the opening of the Arctic Ocean is released back to the atmosphere as turbulent heat fluxes during the autumn and through to the following spring. This warming of the Arctic and the reduced sea ice amplifies surface cooling over Siberia and eastern Asia in winter.     

Back‐barrier flooding by storm surges and overland flow

Low‐elevation areas within a sandy barrier island are subject to flooding via saturation overland flow following moderate storm surges and rainfall events. Using a high resolution topographic survey and simple hydrology models, we estimate the discharge and velocities from storm surge return flow and saturation overland flow. Results show that return flow velocities are of the same magnitude as the critical velocity necessary to mobilize sand when a hydraulic connection between the watershed and back‐barrier bay is present. Storms of moderate strength and rainfall intensity may be sufficient to keep the return channels open within the back‐barrier, thus providing natural conduits for water exchange from overwash events during extreme storm surges triggered by hurricanes. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

储罐爆炸抛射碎片对目标储罐的破坏概率研究

化工储罐爆炸产生的抛射碎片击中并破坏相邻罐体后,将引发多米诺效应。N guyen破坏概率模型认为,当罐壳受撞击后,残余壁厚小于某个临界值时就会被破坏,并假设该临界残余壁厚为定值,存在不合理之处。本文基于储罐壳体损失面积安全评价方法AP I 579,把撞击形成的复杂凹坑简化为圆锥形,分别针对圆柱储罐、球罐推导出圆锥形凹坑剩余强度系数的求解方法,并根据塑性失效理论确定了罐壳的临界剩余强度系数,由此建立了新的破坏准则。在此基础上,采用蒙特卡罗法进行模拟,建立了新的爆炸碎片对目标储罐的破坏概率模型,与N guyen模型相比,得出的破坏概率偏大,结果更为安全保守。通过对剩余强度系数与无量纲撞击深度和凹坑锥角的变化关系进行分析,证明N guyen模型中临界残余壁厚为定值的假设并不合理,而新的基于剩余强度系数计算的破坏概率更为准确合理。     

内罐影响下LNG储罐外罐地震响应分析

为了考虑内罐在不同方向地震动时对LNG(液化天然气)储罐外罐的影响,对有内罐和无内罐情况下LNG储罐外罐进行了地震响应分析。结果表明:有内罐时地震响应比无内罐时小,内罐的存在对LNG储罐抗震有好的影响;竖向地震波对结构振动的影响不能忽视。