北京721特大暴雨极端性分析及思考(一): 观测分析及思考

2023年7月29日至8月2日,受台风“杜苏芮”北上减弱低压影响,河北出现罕见特大暴雨天气过程(以下简称“23.7”暴雨过程),其中位于冀南的邢台市梁家庄自动站52 h累积降水量高达1 003.4 mm。利用常规地面与探空资料以及区域自动站资料、雷达拼图与ERA5再分析资料等,对“23.7”暴雨过程的降水演变特征、环流形势与环境条件、中尺度特征进行了初步分析。结果表明: 此次暴雨过程具有持续时间长、累计雨量大、覆盖范围广等特征;台风“杜苏芮”登陆北上后,受500 hPa华北北部“高压坝”阻挡而停滞,河北大部地区整层水汽总量达到其气候平均态的2倍以上,环境大气具有低的抬升凝结高度和自由对流高度及一定的对流不稳定能量,以及850 hPa倒槽切变线稳定少动提供的持久辐合抬升条件,使得降水回波长时间维持在河北西南部太行山前和河北中部。边界层东南风急流伴随台风倒槽向北发展,急流核风速在河北中部超过22 m·s^-1,大暴雨过程中地形作用明显。边界层急流影响河北西南部期间,回波强度30~40 dBz、质心高度低于6 km的多个对流单体先后移过梁家庄站上空,造成梁家庄站累计出现24 h的短时强降水;边界层急流北移后,8 m·s^-1左右的偏东风使太行山前层积混合云降水回波继续长时间维持造成雨区重叠,是梁家庄站52 h累积降水量超过1 000 mm的主要原因。

     

云南冬季一次强降水天气过程的模拟与分析

利用MM5中尺度非静力模式对2003年1月5~6日发生在云南省的强降水天气过程进行了数值模拟分析。结果表明:(1)偏南低空急流是造成冬季暴雨的主要影响系统,低空急流上的扰动导致一个相对大的风速核从急流主体分裂东移,风速显著加大,风向呈气旋性弯曲,引起低层涡度增加,产生强的辐合上升运动。(2)低空急流的形成和移动与中层南支槽的关系较为密切,南支槽前的辐散为低空急流的形成提供了启动机制。(3)强降水天气出现在冷暖空气交汇的区域,锋生强迫作为暖湿气流上升的强迫机制之一,对强降水的形成起着不可忽视的作用。(4)水汽条件的分析表明,暴雨区的水汽主要由低层水汽辐合来提供。     

不同雨强台风的诊断对比与数值试验研究

通过对不同雨强台风的诊断对比及数值试验得出一些结论。台风暴雨与锋区、高低空急流有关。强锋区可导致２００ｈｐａ西南风高空急流与右后房非地转辐散的加强，并在其作用下，激发重力惯性波。其调整过程，即为暴雨的突然增幅过程。调整时间约３￣６小时。调整过程使低空急流加强，加大向暴雨区的水汽动量输送，有利于降水加强。调整过程结束后，雨量变化平稳。     

“丝绸之路”模态与东亚夏季环流的关系分析

基于1979—2015年ERA-Interim再分析资料,分析了夏季"丝绸之路"(the Silk Road,即SR)模态与东亚地区大气环流之间的联系,结果表明:在SR模态正异常年,200 hPa亚洲急流在东亚地区比较弯曲,在中国新疆和环渤海地区500 hPa上分别有一个高度脊和一个高度槽,在蒙古国、中国内蒙古以及日本以东500 hPa上有显著的位势高度正异常,风场异常与高度场配合较好。在对流层中低层的中国北方,有明显的下沉气流,在中国内蒙古、蒙古国以及日本以东,出现位涡负异常,而在朝鲜半岛附近,则有位涡正异常出现。中国环渤海地区降水偏少,而日本大部分地区降水偏多。在SR模态负异常年,200 hPa急流相对平直且更强,500 hPa的波列特征比正异常年更加显著,在中国内蒙古和蒙古国、朝鲜半岛、日本以东分别有"-、+、-"分布的位势高度场异常。与正异常年相比,位于东亚135°E附近的正异常中心变得显著,在该异常中心的西侧和东侧分别有上升和下沉异常气流,对应在朝鲜半岛和中国东北附近有较大的位涡负异常。在环渤海、朝鲜半岛南部和日本、日本以东洋面上,降水分别出现偏多、偏少和偏多现象。     

高压水射流破岩规律的数值模拟研究

运用动态非线性有限元法和Hoffman破碎准则,研究了高压水射流破碎岩石的规律,提出了高压射流破碎岩石过程分为射流冲蚀破碎和锤冲破碎及两个临界压力的概念。研究结果表明,提高射流冲击速度、喷射直径、横移速度、射流束数,在35°至40°之间合理选择射流入射角可以提高射流破碎岩石的效率。     

桩端土加固处理设计及检测方法的探讨

介绍了人工挖孔桩桩端土承载力不足进行旋喷桩处理的设计过程以及处理后检测过程中遇到的问题。桩端土处理设计可以遵循一般的地基处理设计方法和原则,并针对复合地基承载力检测和桩端土极限端阻力的检测中存在的差异和共同点,提出组合静载荷试验的思路和方法,并在工程中予以实施,并取得了较好的效果。     

0509号台风麦莎的结构与外围暴雨分布特征

利用地面加密观测资料、FY-2C卫星TBB资料和NCEP再分析资料,对2005年8月6～8日0509号台风麦莎登陆后环流结构及暴雨分布特征进行了综合分析。结果表明：台风麦莎具有明显不对称结构,台风东侧和北侧的积云对流较为旺盛;台风环流地面正涡度中心位于台风东侧,并随着台风北上移向台风东北象限并加强。地面强辐合区随着倒槽发展向偏北方向伸展;850hPa台风环流场表现为东侧和北侧的环流强盛,偏东风低空急流在台风北上过程中从东南风急流转为东北风急流;台风东侧暖,西侧冷,其东北侧有强暖平流输送。200hPa高空急流发展,急流入口区右侧强辐散有利于台风登陆后长时间维持。500hPa强上升运动区与台风外围暴雨区有较好对应关系。     

辐射板强化喷管换热与红外抑制效果试验研究

试验研究了在发动机喷管中加装金属辐射板前后,喷管壁面温度、热喷流温度与喷管红外辐射特征的变化。结果表明,加装金属辐射板后,热喷流与喷管壁面之间的热量传递显著增强,热喷流中心温度降低,壁面温度明显升高,在90°方向上,热喷流3～5μm波段的红外辐射强度降低了38.5%。文中从热喷流、喷管壁面以及金属辐射板等相关部件的温度变化情况对红外辐射强度的变化原因进行了解释。      

Evaluating a process‐based model for use in streambank stabilization: insights on the Bank Stability and Toe Erosion Model (BSTEM)

Streambank retreat is a complex cyclical process involving subaerial processes, fluvial erosion, seepage erosion, and geotechnical failures and is driven by several soil properties that themselves are temporally and spatially variable. Therefore, it can be extremely challenging to predict and model the erosion and consequent retreat of streambanks. However, modeling streambank retreat has many important applications, including the design and assessment of mitigation strategies for stream revitalization and stabilization. In order to highlight the current complexities of modeling streambank retreat and to suggest future research areas, this paper reviewed one of the most comprehensive streambank retreat models available, the Bank Stability and Toe Erosion Model (BSTEM), which has recently been integrated with several popular hydrodynamic and sediment transport models including the Hydrologic Engineering Center's River Analysis System (HEC‐RAS). The objectives of this paper were to: (i) comprehensively review studies that have utilized BSTEM and report their findings, (ii) address the limitations of the model so that it can be applied appropriately in its current form, and (iii) suggest directions of research that will help make the model a more useful tool in future applications. The paper includes an extensive overview of peer reviewed studies to guide future users of BSTEM. The review demonstrated that the model needs further testing and evaluation outside of the central United States. Also, further development is needed in terms of accounting for spatial and temporal variability in geotechnical and fluvial erodibility parameters, incorporating subaerial processes, and accounting for the influence of riparian vegetation on streambank pore‐water pressure dynamics, applied shear stress, and erodibility parameters. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Stable Atmospheric Boundary-Layer Experiment in Spain (SABLES 98): A Report

This paper describes the Stable AtmosphericBoundary Layer Experiment in Spain (SABLES 98),which took place over the northern Spanish plateaucomprising relatively flat grassland,in September 1998. The main objectives of the campaign were to study the properties of themid-latitude stable boundary layer (SBL).Instrumentation deployed on two meteorologicalmasts (of heights 10 m and 100 m)included five sonic anemometers, 15 thermocouples,five cup anemometers and three propeller anemometers,humidity sensors and radiometers.A Sensitron mini-sodar and a tetheredballoon were also operated continuously. Atriangular array of cup anemometers wasinstalled to allow the detection ofwave events. Two nocturnal periods analysedon 14–15 and 20–21 September are used toillustrate the wide-ranging characteristics of the SBL.