Analysis software for upper atmospheric data developed by the IUGONET project and its application to polar science

To comprehensively understand the Arctic and Antarctic upper atmosphere, it is often crucial to analyze various data that are obtained from many regions. Infrastructure that promotes such interdisciplinary studies on the upper atmosphere has been developed by a Japanese inter-university project called the Inter-university Upper atmosphere Global Observation Network （1UGONET）. The objective of this paper is to describe the infrastructure and tools developed by IUGONET. We focus on the data analysis software. It is written in Interactive Data Language （IDL） and is a plug-in for the THEMIS Data Analysis Software suite （TDAS）, which is a set of IDL libraries used to visualize and analyze satellite- and ground-based data. We present plots of upper atmospheric data provided by IUGONET as examples of applications, and verify the usefulness of the software in the study of polar science. We discuss IUGONET＇s new and unique developments, i.e., an executable file of TDAS that can run on the IDL Virtual Machine, IDL routines to retrieve metadata from the IUGONET database, and an archive of 3-D simulation data that uses the Common Data Format so that it can easily be used with TDAS.     

CHAMP卫星观测的热层大气密度变化特征

采用2001-2010年CHAMP（CHAllenging Minisatellite Payload）卫星高精度加速度计反演的热层大气总质量密度观测数据,对400 km高度大气密度的变化特征进行了分析与研究。结果表明,太阳辐射高低整体上控制着热层大气密度数值大小变化,在太阳宁静期热层大气密度受地磁活动控制,其最大值区域在地磁12-18时（地方时）内移动,重复周期为4~5个月,与地磁活动的Ap指数变化相似。对比经验模式与CHAMP卫星观测值,两者偏差纬向分布较均匀,经向变化明显;当太阳活动处于中低水平即F_10.7小于120时,模式值偏高5%~10%;当F_10.7大于130时,模式值偏低10%以上。为经验模式的改进提供相应的参考。     

青海东北部春季系统性降水高层云系微物理结构分析

利用1977－1979年5－6月青海东北部系统性降水高层的云滴谱飞机观测资料，统计分析了该云系云滴群体特征量及微物理结构特点。云特征量的滴浓度，含水量，平均直径，最大直径随高度的分布表明，降水高层云系垂直微结构配置或云水凝物相态可划分为4个不同发展分层，在海拔约5.0km高度上存在一活跃增长层可能是高层发生降水的一个重要特征层，同时分析了云液态含水量随云温的分布特征及与降水的关系。     

夜间电离层频高曲线的一种新的换算方法

本方法的关键在于建立对最小可见频率fmin以上包括九至十五个视高h′数据的同步换算范围进行精确可靠的换算方法。对同步换算范围给出三个各包含二个未知数的高层模式,对fmin以下给出六或八个各包含二个未知数的低层模式。按照最小二乘法对每一条频高曲线最多可以得到二十个各不相同的换算结果。通过一定的方法可以从中挑选出精确的结果。对468条其形状、临界频率fc、半厚H以及fmin各不相同的其精度为0.1公里左右的理论夜间频高曲线进行了换算。其中462条曲线的极大换算误差不超过5公里,6条曲线介于5公里至9公里之间。     

浅谈高层建筑物的沉降观测与数据处理基本要求

本文分析了高层建筑物沉降的主要来源及特征,包括建筑物本身相联系的原因和自然条件引起的变化,论述沉降观测与数据处理基本要求与方法,沉降观测提交的成果。     

高层钢框架结构的薄弱层加强与最弱失效模式控制

主要研究通过加强薄弱层的方法对高层钢框架结构的最弱失效模式进行控制的方法。首先,给出了结构的非线性计算模型和倒塌失效模式判别准则;然后,利用均匀损伤的概念,给出了高层钢框架结构的损伤模型及结构的变截面位置;最后,重点研究了高层钢框架结构的最弱失效模式中的薄弱层的加强准则。通过加强最弱失效模式中的薄弱层,可消除结构的最弱失效模式,验证了本文中地震失效模式控制方法的有效性。本文的研究表明,通过加强最弱失效模式中的薄弱层,可使高层钢框架结构的失效模式得到控制。     

2003年梅雨暴雨带振荡特征及其诊断分析

通过对2003年梅雨期形势诊断分析发现,2003年梅雨具有强度强、影响范围大、北南两条中心雨量带和梅雨暴雨带南北振荡明显等特征;梅雨期内的6次梅雨暴雨带振荡过程与副热带高压振荡和西风带低槽活动密切相关;梅雨暴雨带的位置与低空急流北线位置和低层850、700 hPa露点高值轴位置相一致;高层强辐散的抽气作用是造成梅雨带内大暴雨的主要原因之一.     

高层结构群风压力分布与干扰效应

为研究群风环境中高层结构的风压分布特性与群风干扰效应,采用1:300缩尺刚性模型风洞试验,在24种风向角下分析了高层结构风荷载特性的群风效应,研究了结构的压分布特性与群风干扰效应。结果表明,现有《建筑结构荷载规范》的结构风压设计值不宜用于群风环境中高层结构抗风设计,而模型风洞试验可有效地反映群风环境中的结构风压特性;迎风面与背风面脉动压力系数较侧风面低,最大脉动压力出现在涡旋运动最强烈处,也是最大负压产生处;结构极值风压可以通过脉动风压的概率特性识别,进而对结构采取相应的加强措施。试验研究技术可靠,结果可用于该工程及类似工程的抗风设计参考。     

高层东风波引起的一次超级单体雹暴天气数值研究

利用WRF中尺度模式对2018年7月26日发生在浙中北的一次超级单体雹暴过程进行数值研究,结合自动站资料,天气雷达资料、NCEP再分析资料等分析冰雹天气发生的环流背景,冰雹云的雷达回波和流场结构特征,并探究冰雹形成的物理机制。结果表明:此次强对流天气是在高层东风波环流背景下,由地面辐合线触发的超级单体雹暴过程。雹暴发生在强的对流有效位能、上干下湿的层结和弱垂直风切变的环境场中。模拟试验成功地模拟出了雹暴云团的发展演变过程。0℃层位于5 km的高度,-20℃层位于8. 5 km的高度,且超过40 dBZ的强回波向上扩展至-20℃层以上,有利于冰雹的生长。雹云发展旺盛时呈现典型的低层辐合、高层辐散特征。雹云右侧出现悬垂回波和有界弱回波区。雹云中存在大量的过冷云水,冰雹粒子的核心生长区位于0℃层和-20℃层之间,主要由霰粒子转化而成,并通过不断碰并过冷云水和过冷雨水增长。     

高层楼群耦联消振理论及参数分析

对于由主楼和一个或多个辅楼组成的高层楼群,当楼群之间通过空中交通连接结构使各高楼耦联时,如果调整辅楼的刚度和质量,使辅 的等效自振周期与场地地震动卓越周期接近,则可以使主楼的振动反应达到最小,实现消振的目的;同时辅楼的振动幅值也接近最小值,而并不会达到最大值,根据实例计算绘制的动力反应随频率变化的曲线证明了这一结论。