多普勒雷达观测在北京7.21暴雨数值模拟中的三维变分同化研究

基于背景误差的特征长度理论,研究调整背景误差水平分辨率对多普勒雷达资料三维变分同化的影响。首先利用NMC方法针对暴雨落区统计不同水平分辨率的背景误差协方差,分析两种不同分辨率的背景误差的结构特征,研究水平分辨率对背景误差特征长度的影响。将其应用于雷达资料同化中,研究背景误差水平分辨率变化对雷达资料同化的影响。结果表明:背景误差水平分辨率由27 km提高到3 km时,在大气低层体现出更细致的动力场信息,其动力场水平特征长度按水平分辨率的二次根递减,而温度场与水汽场水平特征长度变化不明显。在将不同分辨率的背景误差用于三维变分同化时,更高分辨率的背景误差可以在分析场增量中体现更细致的中小尺度信息,能够明显改善雷达径向速度资料同化效果,并在随后的暴雨数值模拟中雨量及其分布形态更接近实况。     

气候变暖对黄淮海地区小麦产量可能影响的模拟试验

本文分析了黄淮海地区小麦生育期内不同时段的温度、降水与产量的关系,分别得到了不同类型的偏回归系数曲线。在此基础上,进行了不同季节温度升高对小麦产量的影响及温度、降水同时变化综合影响的模拟试验。结果表明,各地不同季节气候变暖对小麦产量的影响不同:北部、中部地区秋季、冬季变暖将导致增产,春季减产;而南部地区则秋季、春季将减产,冬季增产(河南南部略有不同)。降水量变化对各地各季气候变暖产量效应的迭加作用不同:北部、中部地区秋、冬季降水有利于增产,春季降水对减产略起缓解作用;南方各季降水过多均对小麦不利。总的说来,大部分地区若小麦生育期内气候变暖变湿,将有利于增产,但南部地区降水过多有不容忽视的负作用。     

锈蚀钢筋在疲劳荷载作用下压磁场分布研究

针对锈蚀钢筋的疲劳损伤与寿命评估中的难度大、精度低等问题,引入压磁检测技术,对锈蚀钢筋疲劳过程中的压磁场分布进行检测,从宏观与微观相结合的角度分析压磁场分布与疲劳损伤之间的联系。试验结果表明,锈蚀钢筋的压磁场分布能够反映疲劳损伤的演变规律,疲劳后期非线性特征加剧,锈蚀率及应力幅越大则变化越为明显,磁感强度值、磁场分布梯度、"反转"现象等均有助于进行疲劳损伤评价与寿命预测。研究结果可为压磁无损检测技术在钢筋混凝土结构中的应用提供依据。     

拖曳锚安装缆绳在海床土中的反悬链形态研究

由于在抗拔承载力和深水安装中的优势,拖曳锚在深水系泊系统中具有良好的发展前景。在拖曳锚安装过程中,安装缆绳和锚之间存在复杂的相互作用,安装缆绳在海床土中的反悬链形态将直接影响锚的嵌入和运动,对反悬链形态的研究有助于提高锚的嵌入性能、准确预测锚的运动轨迹以及解决锚在安装中的精确定位问题。基于嵌入缆单元在海床土中的力学模型,推导出适用于黏性土和无黏性土的反悬链方程,利用该方程可求出安装缆绳在海床土中的反悬链形态;通过在缆绳上布置倾角传感器并运用圆弧递推方法,设计出可实时测量嵌入缆形态的试验技术,为验证试验技术的合理性,在空气中分别选取3种典型缆绳形态进行模拟,结果表明：模拟形态与真实形态吻合良好,并具有较高精度;利用实时测量技术开展模型试验,对反悬链方程进行了考察,验证了其模拟嵌入缆反悬链形态的精度,并获取了对拖曳锚安装过程中反悬链形态变化规律的直观认识。     

青海木里地区天然气水合物三维地震探测

首次在中国祁连山冻土区青海木里地区实施了针对天然气水合物的三维地震探测。根据工区内冻土层厚度、地层岩性、水合物储集空间类型和赋存深度等特 点,设计了三维地震数据采集方案,制定了地震数据处理流程,获得了良好的三维地震探测结果。结果表明,工区内天然气水合物赋存层段地震响应特征与国外冻土区的天然气水合物具有明 显差异;冻土层厚度、岩性、水合物储集空间类型等因素,对该区地震资料振幅、频率、速度等影响显著;水合物层段的地震资料存在低频、中等杂乱振幅等明显的特点,这些特征为该区天然气水合物探测和识别提供了依据。     

敦煌莫高窟潜在地震变形数值模拟

在研究莫高窟地区地震地质条件及潜在地震危险性分析的基础上,基于地震的断层弹性位错理论,采用位移水平分布的抛物线模型,假定三危山断层分别发生5.5、6.0和6.5级地震情况下,用三维有限元的方法分析计算了莫高窟地区的潜在地震变形。给出了在震级5.5、6.0及6.5级三种情况断层逆冲和水平走滑两种活动方式下,莫高窟区的地震位移和应变值,供石窟的抗震设防加固设计参考。     

A STUDY ON SATELLITE DATA ASSIMILATION WITH DIFFERENT ATOVS IN TYPHOON NUMERICAL EXPERIMENTS

Based on the newly developed Weather Research and Forecasting model(WRF)and its three-dimensional variational data assimilation(3DVAR)system,this study constructed twelve experiments to explore the impact of direct assimilation of different ATOVS radiance on the intensity and track simulation of super-typhoon Fanapi(2010)using a data assimilation cycle method.The result indicates that the assimilation of ATOVS radiance could improve typhoon intensity effectively.The average bias of the central sea level pressure(CSLP)drops to 18 hPa,compared to 42 hPa in the experiment without data assimilation.However,the influence due to different radiance data is not significant,which is less than 6hPa on average,implying limited improvement from sole assimilation of ATOVS radiance.The track issue is studied in the following steps.First,the radiance from the same sensor of different satellites could produce different effect.For the AMSU-A,NOAA-15 and NOAA-18,they produce equivalent improvement,whereas NOAA-16 produces slightly poor effect.And for the AMSU-B,NOAA-15 and NOAA-16,they produce equivalent and more positive effect than that provided by the AMSU-A.Second,the assimilation radiance from different sensors of the identical satellites could also produce different effect.The assimilation of AMSU-B produces the largest improvement,while the ameliorating effect of HIRS/3assimilation is inferior to that of AMSU-B assimilation,while the AMSU-A assimilation exhibits the poorest improvement.Moreover,the simultaneous assimilation of different radiance could not produce further improvement.Finally,the experiments of simultaneous assimilation radiance from multiple satellites indicate that such assimilation may lead to negative effect due to accumulative bias when adding various radiance data into the data assimilation system.Thus the assimilation of ATOVS radiance from a single satellite may perform better than that from two or three satellites.     

三维旋转扫描测量平台设计与实现

本设计主要用于360°旋转的三维扫描,实现角度数据的实时获取。设计中采用单片机控制交流伺服电机进行自定的角度、速度与方向的旋转并实时上传时间、角度数据至上位机进行处理,实现了对平台旋转精度的控制与检测,着重研究了该传感器误差源的产生,对实际应用中的误差进行了定量分析,利用偏心改正、4分频等方法减少了误差,提高了参数精度。角度范围为360°,角度分辨率为0.01°。     

华北汛期降水长期变化规律研究新进展

华北汛期降水的年代际减少,一直是气候学领域关心的重要课题之一。本文扼要回顾了华北汛期旱涝研究的最新代表性成果,主要包括华北汛期起讫的客观识别、华北汛期降水多时间尺度的变化特征、华北汛期降水变化与大气遥相关型的关系,以及华北汛期降水量增多趋势的停滞等。在此基础之上,归纳和总结了该领域需要继续深入研究的问题,如：华北汛期起讫时间的统一性;在华北汛期降水年代际变少的归因分析中,其年际振荡成分衰减的物理原因;华北汛期降水年代际变多趋势停滞的原因;华北汛期降水何时恢复增多等科学问题。     

基于3DSMAX环境的3维场景重建工具

介绍了3DSMAX中利用DEM和数字正射影像重建真实3维场景的方法，通过MAXScript和VC混合编程，在3DSMAX4.0环境中构建了一个3维环境重建工具，利用该工具可以导入Leica/HelavaDPW数字投影测量工作站采集的DEM数据和建筑物数据，自动生成地形模型和建筑物模型，重建真实的3维场景，该工具支持DXF、DSW等通用CAD数据的输入，并可以把场景数据输出为虚拟现实造型语言（VRML）文件。