空心圆柱仪模拟列车荷载下土中应力路径能力分析

土体作为各向异性散粒体材料,其动力特性依赖于所处的应力路径。列车荷载下地基土在最大剪应力空间呈心形线旋转应力状态,但目前还未见室内试验中模拟心形线应力路径的相关研究。首先提出了土体动力响应解的简化拟合形式,并通过典型列车荷载作用下地基土所受应力特征分析验证了该简化形式的合理性。针对目前国际上已有的3类空心圆柱仪（HCA）,推导出模拟列车荷载下地基土应力特征的加载方式：（1）双向振动HCA可通过确定轴力和扭矩的应力形式来实现心形线应力路径加载,此时球应力p的变化规律与轴力的加载波形一致,中主应力系数b在内、外压相等时呈余弦变化规律;（2）三向振动HCA在模拟列车荷载下的应力特征时,可以保持p不变或b恒为0.5;（3）四向振动HCA能够通过控制轴力、扭矩和内、外压的共同变化来较全面地模拟列车荷载下土单元体的应力特征,并可实现b为任意合理值且保持不变的前提下p、q之间保持恒定线性关系。并推导了3类HCA的加载参数在正应力均以压应力为主及中主应力方向维持在直径方向时的约束条件。     

地铁列车振动作用下近距离平行隧道的弹塑性动力响应

利用有限元数值方法,对地铁列车振动荷载作用下近距离平行隧道结构的二维弹塑性动力响应进行模拟,分析了单列列车荷载以及双列列车荷载作用下土体-隧道结构体系的加速度和内力响应时程曲线。研究表明,列车动力荷载作用下的内力值要比无列车荷载作用下的内力值有较大程度的增加;在单列列车荷载作用下,另一相邻平行隧道的加速度响应、弯矩、轴力峰值要比列车运行所在隧道相应点处的响应值要小;在双列列车荷载作用下隧道结构体系动力响应值要比单列列车荷载作用下的动力响应值有显著增加。     

北京721特大暴雨极端性分析及思考（二）极端性降水成因初探及思考

本文是“北京7.21特大暴雨极端性分析及思考”的第二部分,第一部分“观测分析及思考”对此次过程的降水特点、水汽特点、中尺度对流系统（MCS）的环境场条件和发生发展过程进行了分析,指出这是一次极端降水过程。本文进一步从影响降水的因子：降水效率、水汽、上升运动、持续时间等方面进一步探讨极端性降水的成因,所用资料为业务中常用的模式分析和各种观测资料。分析表明,本次过程为典型华北暴雨环流形势,其中高层气流辐散区与低层低涡切变线的耦合是直接诱因;较高的环境相对湿度和湿层较厚,较低的抬升凝结高度和自由对流高度以及热带降水性质提高了本次过程的降水效率;异常大的水汽含量（可降水量达60－80mm）及与其相关的物理量异常,可作为判断极端降水的重要因子;环境大气具有中下层条件性不稳定,上层湿中性层结特性,CAPE值中等,同时上层干侵入增加了对流不稳定,有利于上升运动发展;低涡切变线及华北地形共同触发了MCS的在暖区生成发展;低涡北跳、MCS后向传播特性使暖区MCS东移速度慢,形成“列车效应”,造成降雨持续时间长。本文最后探讨了极端降水的预报思路。     

2012年11月大气环流和天气分析

2012年11月环流特征如下:北半球极涡呈单极性分布,中心位于加拿大北部地区;欧亚中高纬环流经向度较大;南支槽平均位置大致位于90°E附近,且东移频繁;同时,副热带高压较常年同期偏强,位置偏西、偏北.11月,全国平均降水量为31.7 mm,比常年同期(18.8 mm)偏多68.6％.全国平均气温为2.0℃,比常年同期(2.9℃)偏低0.9℃.月内,出现4次全国范围中等强度冷空气过程和3次暴雨过程;华北、东北和内蒙古地区出现大范围强降雪和降温天气,其中华北大部地区出现今年冬半年首场降雪天气,京津地区、河北、内蒙古等地均出现极端降水;江南、华南出现持续阴雨寡照天气.     

THE RELATIONSHIP OF THE PRECEDING WINTER MJO ACTIVITIES AND THE SUMMER PRECIPITATION IN YANGTZE-HUAIHE RIVER BASIN OF CHINA

The first two series(RMM1 and RMM2) of RMM Index(all-Season Real-time Multivariate MJO Index) are computed to obtain the interannual variation of the preceding winter(preceding December to current February) MJO strength,according to which active(or inactive) years of preceding winter MJO are divided.By utilizing the data provided by NCEP/NCAR,CMAP and China’s 160 stations from 1979 to 2008,we studied the preceding winter MJO strength and discovered that the summer precipitation in the basin are of significantly negative correlation,i.e.when the preceding winter MJO is relatively active,the summer precipitation in the basin decreases,and vise verse.We also analyzed the causes.When the preceding winter MJO is relatively active,its release of potential heat facilities Inter-Tropical Convergence Zone(ITCZ) to strengthen and locate northward in winter and propagate northeastward.This abnormal situation lasts from winter to summer.In mid-May,ITCZ jumps northward to the South China Sea,the western Pacific subtropical high withdraws eastward,and the South China Sea summer monsoon sets off and strengthens.In summer,ITCZ propagates to South China Sea-subtropical western Pacific,the zonal circulation of subtropical Pacific strengthens,and a local meridional circulation of the South China Sea to the basin area forms,giving rise to the East Asia Pacific teleconnection wave-train.An East Asian monsoon trough and the Meiyu front show opposite features from south to north,the East Asian summer monsoon strengthens and advances northward.As a result,the summer monsoon is weakened as the basin is controlled by the subtropical high continually,with less rain in summer.On the contrary,when the preceding winter MJO is inactive,ITCZ weakens and is located southward,the subtropical high is located southward in summer,and the basin is in a region of ascending airflow with prevailing southwest wind.The East Asian monsoon trough and EASM weaken so that summer monsoon is reduced in the basin where precipitation increases.     

冬季菲律宾周围对流活动与北太平洋风暴轴联系的数值模拟

通过利用IAP 2-L AGCM进行的数值模拟,进一步揭示了冬季菲律宾周围对流活动异常对北太平洋风暴轴变化的影响及其二者联系的物理机制和物理过程。结果表明:当菲律宾周围对流活动增强时,在500 hPa等压面图上强迫产生一个自赤道西太平洋开始,经我国东部、堪察加半岛、白令海,到美国西海岸的异常波列;位于西太平洋的经向三圈环流增强,位置北移;在风暴轴的西半部和东端斜压性增强;从而导致了北太平洋风暴轴增强、北抬、东伸。     

春夏季青藏高原积雪对中国夏末秋初 降水的影响及其可能机制

本文首先利用最大协方差分析方法,探讨青藏高原积雪与中国降水之间的联系,发现中国夏末秋初（8～10月,简称ASO）降水与前期及同期高原积雪有着显著联系,当春夏季青藏高原西部多雪时,其后ASO中国长江及其以南地区多雨,而东部沿海的狭长区域少雨。进一步引入最大响应估计等方法,研究中国区域降水对高原积雪异常的响应及其可能的物理机制,结果表明,冬春季高原多雪异常可持续到夏季,并通过改变地表热力状况,导致ASO南亚高压减弱,同时在高、低空激发出两支波列:高层200 hPa波列沿中高纬西风急流传播,自高原经蒙古到达日本呈现明显的“负—正—负”位势高度异常传播,日本上空为气旋性异常环流;低层850 hPa波列起于高原,经孟加拉湾至中国南海,沿着西南气流传播,导致台湾附近的反气旋性异常环流,其西侧的偏南气流,将南海丰富的水汽输送至中国南部湖南、广西;而高层中心位于日本的气旋性异常环流西侧的偏北气流利于北方天气尺度扰动向南移动,它们为长江中下游及其以南地区多雨提供了有利条件。进一步计算定常波波数也表明,高层西风急流与低层西南季风气流作为波导,有利于高原上空的扰动沿着高、低空2支通道向东传播。由于东部沿海浙江、福建为正位势高度异常区,低层反气旋性异常环流则抑制了该区域的降水。     

“6.19”湖南大范围暴雨中“列车效应”的多普勒雷达特征

利用常规气象观测探测、中尺度自动气象站资料和多普勒天气雷达资料,对2010年6月18—20日湖南省大范围暴雨过程进行分析,着重分析该过程中＂列车效应＂的多普勒雷达特征。结果表明：深厚湿层是产生高降水率的水汽来源,中低层垂直风切变使对流系统具有高度的组织性,可使强降水维持更长时间,有利于大暴雨产生;低质心、高效率的大面积降水回波（≥40 dBz）较长时间源源不断从湘北经过产生＂列车效应＂,导致湘中以北大范围暴雨甚至大暴雨;冷暖平流和辐合相叠加的径向速度特征、中气旋、低空急流的维持使＂列车效应＂长时间维持;利用多普勒天气雷达快速识别强降水回波和＂列车效应＂并对其维持时间作出预测,可为及时、准确发布暴雨预警与预报提供可靠依据。     

四川省持续性暴雨定义及时空分布特征

采用1961—2014年四川省158个气象站的逐日降水量资料,定义了四川省单站和区域持续性暴雨的标准,分析了近54年四川省持续性暴雨的时空分布特征。结果表明,盆地单站持续性暴雨多发生在9月,主要出现在盆地西北部、西南部和东北部,一般持续3天,一次持续性暴雨事件降水量一般可达150~200mm。而攀西地区单站持续性暴雨发生的次数一般为1~3次,6月发生范围最大,最长持续时间为4天,主要发生在攀西地区东部。区域持续性暴雨多发生在7月,降水中心主要分布在盆地西部沿山一带及盆地东北部,这与单站持续性暴雨频次高值区的分布基本一致。区域持续性暴雨在2001年后发生频次较前期频繁,特别是持续3天的持续性暴雨事件发生频率较高,但是强度略有减弱。