青藏高原边坡地形重力波拖曳方案应用的个例研究

本文针对我国西南地区的一次持续性暴雨过程,利用WRF模式引入地形重力波拖曳方案进行120h的模拟,对比结果认为引入地形重力波拖曳的模拟效果总体看来略有优势,并详细分析了不同模拟时段的位势高度场,风场,海平面气压场与降水,其结果认为,引入与未引入地形重力波模拟的差异主要出现在48~72h之后,位势高度场方面,72h之后,在青藏高原主体上引入拖曳方案后的模拟结果相对未引入拖曳方案的结果是正偏差,高原下游地区为负偏差,引入后的模拟相对准确;风场模拟方面同样72h以内的模拟差距较小,72h之后高原上出现一处气旋性涡旋,其中心位置的模拟,引入拖曳方案后的结果相对准确,本次个例中出现的一例西南低涡,两实验都能够较好的模拟出700h Pa的气旋性涡旋;降水模拟的结果表明,在72h之后,对于四川地区降水中心位置的模拟,引入拖曳方案的模拟有所提高,但中心依然过强。这方面主要考虑降水的模拟牵涉模式内部更为复杂的处理过程和其他因素,地形重力波拖曳只是其中一个影响因素而不是核心因素。另外此方案对温度场及海平面气压场模拟的影响不明显。理论上讲引入地形重力波拖曳效应的模拟是物理过程相对更为完善的,在本次个例中模拟效果也略优,但在高原下坡复杂地形处长期应用的模拟效果仍需要更多的测试,将在后续工作中加以完善。      

Assessment of surface drag coefficient parametrizations based on observations and simulations using the Weather Research and Forecasting model

海气界面动量交换对台风发展起着重要作用,其估算公式依赖于拖曳系数。本文利用观测和台风模拟试验对八种拖曳系数参数化方案进行系统的评估。结果表明,相对于早期的参数化方案,近些年提出的参数化方案对拖曳系数的描述有了显著的改进,主要体现在高风速条件下。不同的拖曳系数参数化方案对超强台风"海燕"的模拟路径几乎没有影响,但是对其强度、尺寸和结构的模拟结果有显著影响。     

浮式探测器拖曳状态预测分析

引入升级拉格朗日方法,描述浮式探测器拖曳系统在收\放缆及定长拖曳阶段系缆上质点的运动情况。结合凝集质量法建立变缆长拖曳系统的动力学模型。仿真算例中浮式探测器无自主动力,其阻力系数已通过拖曳水池实验得到。仿真计算了不同拖曳航速及放缆速度情况下,各个阶段时拖缆的构型以及探测器的运动响应。讨论了拖曳速度和放缆速度对探测器运动的影响。本方法为浮式探测器的运动预测提供了理论依据。     

弱垂直风切变环境下强下击暴流双偏振雷达特征

基于S波段双偏振多普勒天气雷达和常规观测资料,分析发生于2022年6月26日、6月30日和7月2日弱垂直风切变环境下强下击暴流的双偏振特征,探讨其物理机制。研究表明:3次强下击暴流的对流不稳定能量较强,但垂直风切变较小。6·30风暴和7·2风暴低层较湿,中(上)层略干,6·26风暴除近地层外整层较干。在垂直风切变较弱且0℃层高度较高的环境下,强下击暴流同时伴有高强度分钟降水量(超过3 mm)是其重要特征之一;强下击暴流产生前,风暴强度较强且风暴顶较高(超过10 km),0℃层及以上高度存在超过3.0°·km^-1的差分相移率高值区,表明液态粒子或融化的小冰相粒子浓度较高,可视为风暴液态粒子质量团的悬垂,类似于强反射率因子核的悬垂及下降,诱发强下击暴流并伴有短时高强度降水;由于夹卷层平均风速较小,该类强下击暴流动量下传机制较弱,如果空气较湿,强下击暴流的主要机制为重力拖曳及冰相粒子的融化作用,如果空气较干,还应考虑干空气的夹卷蒸发作用。     

一种深海拖曳系统稳健可靠的组合定位方法

为了解决深海拖曳系统定位异常、不连续以及误差积累的问题,提出了一种联合惯性导航系统(INS)和超短基线定位系统(USBL)的组合定位方法,利用在航声线跟踪实现USBL的高精度定位,顾及INS和USBL系统的互补性,并结合Kalman滤波构建了INS+USBL的组合定位模型。将该组合定位模型应用于"向阳红01"船深海拖曳系统在南海的定位实验并与USBL的定位结果比对,实验表明,组合定位方法有效地解决了深拖系统定位异常且不连续问题。INS+USBL组合定位方法可以满足深海拖曳系统的稳健可靠定位,对于深远海定位具有重要意义。     

基于浮标资料的海气动量交换系数研究

大尺度模型里大气边界层和海洋表面的耦合通常由海表拖曳系数进行参数化,海表拖曳系数一般看作是风速的函数.低风速下的海表拖曳系数一般看作是风速的线性函数,但有研究显示在极低的风速值下,海表拖曳系数并不是随着风速而单调增加的,而是随着风速的增加先减小再增大.极低风速下海表拖曳系数的估计值对不同计算方法有很强的依赖性,低风速下海表拖曳系数随风速的变化规律存在争议.因此,本文对10m处风速进行4种不同平均方法的选取以探究海表拖曳系数随风速的变化规律,为进一步改进海洋模式提供了依据,提升了海洋再分析的业务化能力.     

深远海调查作业流程的探索与思考

随着海洋活动的进一步开展、海洋资源的深入研究以及近年来国内外海底观测技术的大力发展,对深远海调查作业规范化、程序化及安全性的要求也逐步提高。文章以"大洋一号"船实践经验为例,分析定点取样类、拖曳类、走航探测类3类作业的区别、特点及安全要素,探索建立安全性更高的深远海调查作业流程及应急处置通则。文章认为应对不同条件下作业流程的制定进行进一步的探索和细化,应根据船舶、海区环境、作业类别、设备特点及人员配备等实际情况制定行之有效的适应本航次要求的作业流程,以支撑调查作业有序、快速、安全、可靠的开展。     

单船拖曳可控源电磁数据自适应分频匹配滤波消噪方法

海洋可控源电磁法(MCSEM, Marine Controlled-Source Electromagnetic Method)是一种工业化的主动源海洋电磁勘探方法,近年来在海底油气资源探测中收效显著,通过测量海底地下介质的电阻率变化,能够有效降低地震勘探方法的多解性.MCSEM的工作方式主要有单船拖曳与双船拖曳两类.单船拖曳信号具有强时变特征,近、中、远收发距信号强度变化极大.由于海水环境较为复杂,数据受到洋流、背景场、仪器等多种因素干扰,使得小收发距数据信噪比较高,中、远收发距数据信噪比较低,因此MCSEM数据随机干扰压制方法的研究难点在于适应数据的强时变特征.本文利用发射机数据与接收机数据的时间(空间)和频率对应关系,提出基于正则化条件和衰减函数约束的自适应分频匹配滤波方法.该方法首先通过计算原始接收机数据基频的振幅随偏移距变化(MVO, Magnitude Versus Offset)曲线获取衰减函数,然后利用该衰减函数将发射机所有频点数据进行振幅衰减,减低MCSEM发射机与接收机数据对应振幅的强时变差异,最后利用基于整形正则化条件的自适应匹配滤波方法压制接收机数据中的强振幅随...     

大型全钛海洋资料浮标结构强度有限元分析

为了分析校核全钛海洋资料浮标的整体结构及拖曳强度,本文依据相关标准规范计算了全钛海洋资料浮标作业工况和极限工况下所受的风、浪、砰击载荷,利用有限元方法对全钛海洋资料浮标进行了整体及拖曳强度计算分析。依次分别计算浮标结构为8 mm板厚和6 mm板厚两种方案的应力,并对照《海上浮式装置入级规范（2014）》进行了应力衡准。研究结果表明：无论采用8 mm的板厚还是6 mm的板厚,浮标结构强度及稳定性满足规范要求。在满足强度要求的前提下,使用6 mm板厚方案更具有经济性,也有利于提高浮标的设备承载能力。