On the Determination of the Neutral Drag Coefficient in the Convective Boundary Layer

Based on the idea that free convection can be considered as a particular case of forced convection, where the gusts driven by the large-scale eddies are scaled with the Deardorff convective velocity scale, a new formulation for the neutral drag coefficient, C_Dn, in the convective boundary layer (CBL) is derived. It is shown that (i) a concept of C_Dn can still be used under strongly unstable conditions including a pure free-convection regime even when no logarithmic portion in the velocity profile exists; (ii) gustiness corrections must be applied for rational calculations of C_Dn; and (iii) the stratification function used in the derivation of C_Dn should satisfy the theoretical free-convection limit. The new formulation is compared with the traditional relationship for C_Dn, and data collected over the sea (during the Tropical Ocean-Global Atmosphere Coupled Ocean-Atmosphere Response Experiment (TOGA COARE) and the San Clemente Ocean Probing Experiment (SCOPE)) and over land (during the BOREX-95 experiment) are used to illustrate the difference between the new and traditional formulations. Compared to the new approach, the traditional formulation strongly overestimates C_Dn and z_o in the CBL for mean wind speed less than about 2 m s^-1. The new approach also clarifies several contradictory results from earlier works. Some aspects related to an alternate definition of the neutral drag coefficient and the wind speed and the stress averaging procedure are considered.     

Estimates of Roughness Parameters for Arrays of Obstacles

Some methods are evaluated and extended to estimate roughness length and zero plane displacement height for atmospheric flow over arrays of obstacles, typically buildings. It appears that the method proposed by Bottema, with an extension to account for low density obstacle arrays, performs best. Procedures are proposed to represent irregular obstacle arrangements by a representative regular array to which Bottema's method can be applied. It is shown that this can be done without loss of accuracy, in general, roughness length can be predicted within a factor of two in more than 74% of the cases (95% reliability estimate). The methods proposed by Lettau and Raupach have been included in the evaluation. Lettau's model, which only requires input on the frontal area density, predicts roughness length unbiassed for frontal area densities up to 0.3, but predictions will be within a factor of two in more than 59% of the cases only (95% reliability estimate).     

青藏铁路沿线平均年气温变化趋势预测

青藏铁路沿线年平均气温具有很好的互相关性,特别是各站10年滑动平均气温序列互相关系数达到0．92,以此建立了1935-2002年青藏铁路沿线平均年气温序列Trw。研究表明：Trw对太阳黑子周期长度(SCL)和大气中CO2浓度有落后5年和15年的显著响应,其相关系数分别为-0．76(SCL)和0．88(CO2)。利用近1000年SCL的76、93、108、205和275年显著周期及均生函数模型预测了未来太阳活动周期的快慢：21世纪前50年的SCL总体偏长,活动周期放慢;后50年SCL总体偏短,活动周期加快。在考虑大气CO2浓度倍增和气候自然变化情况下,预测2l世纪前50年Trw与20世纪最后10年(1990年代)相比,其升温幅度在0．5℃左右;与20世纪最后30年(1971-2000年)相比,其升温幅度在l.O℃以内。这一升温幅度的概率为0．64～0．73。     

本世纪青藏高原气候的三次突变及与天文因素的相关

用给出了的划分气候阶段的标准对本世纪高原的气温,降水和季风的阶段性变化进行了分析,发现本世纪高原气候在２０年代初,５０－６０年代和８０年代初发生了三次突变,与北半球的气候变化一致。高原气温突长数年后我国和北半球温度突升,接着高原季节增强,高原“季风多雨区”变温,“季风少雨区”变干,反之则相反,进一步分析表明,地球自转速度和太阳黑子周期长度的变化对高原及北半球本世纪气候的突变和阶段性变化起着重要的作     

灌注桩钢筋笼外部的磁异常特征研究

灌注桩中的钢筋笼在地磁场中受磁化作用而产生磁感应强度,使灌注桩附近的磁场强度发生变化.通过分析水平磁性圆柱体外部的磁异常特征,结合模型桩试验,研究了灌注桩钢筋笼外部的磁异常特征,结果表明在钢筋笼外侧钻孔中的磁异常总体上呈现"两峰夹一谷"的特征,钢筋笼中部呈宽缓的马鞍形负异常,钢筋笼底端位置对应磁异常从极小值转变为极大值的拐点.研究成果从理论上为用磁测井法检测灌注桩中钢筋笼长度奠定了基础.     

黄土丘陵沟壑区坡面尺度撂荒草地入渗特征影响因素试验研究

为研究黄土丘陵沟壑区多种因素对撂荒草地入渗特征的影响,采用野外自然降雨观测法,研究不同降雨特征（降雨量、平均雨强、降雨历时和最大30 min雨强（I₃₀））、土壤前期含水量、坡长（10 m、20 m、30 m、40 m和50 m）和植被盖度条件下土壤入渗特征差异,通过灰色关联度法判断影响撂荒草地入渗特征的主导因子。结果表明：①入渗量随降雨量、降雨历时和I₃₀增加而增大（R²>0.55,P<0.01）;入渗补给系数随降雨量、I₃₀和平均雨强增大而减小（R²>0.12,P<0.05）;平均入渗率随降雨强度、I₃₀增加而递增（R²>0.53,P<0.01）。②入渗量和平均入渗率随前期含水量增加而减少,入渗补给系数随之增加而增大（R²>0.13,P<0.05）。③入渗量、入渗补给系数和平均入渗率总体随坡长增加而增大（R²>0.56,P<0.01）,但在坡长30 m和40 m之间存在临界坡长。④在入渗效率较高的情况下,植被对土壤入渗的影响并不显著,降雨特征和坡长成为主导因子。     

压力型锚索力学机理现场试验研究

通过现场试验研究了岩质边坡中压力型锚索的受力和破坏机理。试验锚索采用130 mm孔径,6束标准钢绞线,符合实际工程的常用锚索规格。严格控制锚固段与非锚固段尺寸,设置了不同的锚固段长度用以研究锚索的抗拔力学性能。试验获得了岩质条件下足尺压力型锚索的荷载位移全曲线。用应变砖测试了锚固段注浆体在受力过程中的应变规律,测试结果与理论计算的结果吻合。对试验结果进行分析发现,在较软岩条件下,试验锚索的最佳锚固长度在2 m左右。压力型锚索的位移延性性能非常优秀,在锚索整体位移较大时还能维持较高的承载力,可以提供良好的破坏预警。根据实测的轴向应变发现,随着锚固长度的增加,应力传递长度也略有增加。提出压力型锚索的破坏要经历局部塑性,整体塑性两个阶段。     

上游站水位法在高道水文站流量测验整编中的应用

飞来峡水利枢纽建成蓄水后,高道水文站的水位流量关系受回水影响严重,中低水流量测验整编变得相当复杂。用上游站水位法进行中低水流量测验整编很好的解决了这一难题,取得较好的效果,可为具有相同条件下的水文站流量测验整编提供借鉴。     

甘肃春季(3～5月)沙尘暴成因分析

甘肃春季(3～5月)沙尘暴小波变换分析清楚地反映了甘肃春季沙尘暴不同时间尺度周期振荡的交替作用。甘肃中西部自20世纪80年代以来变暖,其变暖与太阳黑子周期长度(SCL)密切相关。甘肃春季沙尘暴与甘肃中西部热力因子和降水研究表明,当冬季冷空气活动频繁,春季气温回升快,气温波动幅度大,降水偏少,甘肃春季容易发生沙尘暴。     

模糊度固定与弧段长度对区域站定轨的影响分析

我国北斗卫星导航系统难以实现境外全球布站,采用区域站观测值是实现高精度定轨的主要手段。本文分析了整网模糊度固定、有效定轨弧段选择对提高区域定轨精度的作用。采用陆态网GPS观测数据进行区域精密定轨仿真验证,首先论证了不同测站分布下,整网模糊度固定对区域定轨精度的效果,结果表明:相同测站条件下,固定解定轨精度比浮点解精度提高30%以上;仅采用国内7个站的固定解三维定轨精度即达到20 cm左右,优于27站的浮点解精度。另外,从星座的构型与地面站分布的可视范围方面,分析了不同观测时长对定轨精度影响,实测数据论证表明:当中国区域站观测时间大于48 h,总能获取不小于24 h的区域有效定轨弧段,并且各卫星最佳的24 h观测弧段三维定轨精度均可达到0.3 m左右。