龙门山脉东麓一次强风暴灾害气象特征分析

利用常规加密地面观测资料、L波段探空资料及多普勒天气雷达资料,对2016年5月5日傍晚发生在德阳什邡市的一次强降水超级单体风暴进行了综合气象分析。风暴发生前的垂直探空资料显示出整层大气非均匀结构、中层蜂腰结构、风场整体顺滚流、对流层顶超低温等特征;多普勒雷达观测显示,风暴右前侧出现V型缺口,风暴中层出现有界弱回波区,中气旋从中层向高层及低层发展等强降水超级单体特征;垂直累积液态含水量与垂直累积液态含水量密度的演变特征对于冰雹云的形成与衰减、强降水的产生及地面大风有较好的指示作用。     

一次中尺度对流系统的发生发展特征分析

通过分析2008年6月23日形成于冷涡成熟阶段的中尺度对流系统(MCS)的发生发展特征,得到:(1)MCS发生发展过程中,高空强垂直风切变维持,低层垂直风切变迅速增大。(2)湿Q矢量的低层辐合、高层辐散,加强了上升运动和次级环流,前者的增大对MCS的发展起了更大的作用。(3)雷达图上弱回波区、回波悬垂结构、三体散射现象、大的垂直累积液态水及低层速度图上的气旋式辐合的出现是冰雹发生前的有利信号。(4)湿斜压性及风垂直切变增大可能会促发MCS发生。地面风场辐合和水汽辐合加强了MCS的发展。对流层中高层干冷空气的侵入,使不稳定能量释放,导致了强对流天气的发生。     

非规则信息的结构分析与雾的区域预测

按照航空飞行的特殊需要,就大气能见度因素--雾的预测问题,引用物质演化的溃变原理,对大范围﹑区域性和测站点雾的发生﹑发展、消亡的实际案例进行了物理机理和预测分析.结果显示,根据V-3θ图的结构特征,可预测区域性雾的分布和量级,并可明确区分雾的类别.经实际检验,该方法可明显地改善机场的业务预报.     

湖南历史风雹灾害序列构建及其变化特征

基于《中国气象灾害大典:湖南卷》收集整编的历史大风、冰雹灾害信息,将灾情描述按一定规则数字化,将灾害发生地进行古今属地转换,在此基础上,建立现今行政区划背景下的湖南省各县市各月的大风、冰雹灾害历史数字序列。分析其变化特征得出以下结论。(1)公元前886年至公元1949年湖南省大风、冰雹灾害发生次数均呈极显著增加趋势;(2)大风、冰雹灾害的年内变化均呈现为双峰型,3-5月、6-8月分别为高发季节和次高发季节。(3)较严重的大风、冰雹灾害主要发生在3-5月强对流天气活跃的季节,由此也可以看出由强对流天气产生的大风、冰雹灾害重于冷空气所导致的。(4)大风、冰雹灾害发生频次及强度与湖南地形条件密切相关,洞庭湖区、湘江河谷地带多大风灾害,山区多冰雹灾害。     

对西北地区冰雹影响因子的探讨

利用1971～2000年西北185站3～9月逐月和年冰雹次数,分析了其空间分布特征和时间演变规律.西北年冰雹次数有三个中心,一个在青海的曲麻莱为19.6次,另一个在新疆西部的昭苏为17.6次,第三个在青海的刚察为12.7次.冰雹主要出现在6～8月,总站次的月变化呈单峰型,最大值出现在6月为20.5次,其次是7月为17.8次,再是8月为14.4次.总站次的历年变化呈现下降趋势,这与该地区平均气温的历年变化呈现出相反的趋势.冰雹次数与拔海高度呈显著的正相关,相关系数高达0.783 9;年冰雹次数与年平均气温呈显著的负相关,相关系数高达-0.701 6;年降水量与年冰雹次数呈正相关,降水量大,年冰雹次数也多.     

冰雹天气的短时监测预报及消雹作业评估

本文研制的冰雹短时监测预报方法综合利用了T-lnP、天气图和雷达回波等资料,它把本地的降雹机制转化成对流的发生、发展、触发三指数,作为一级预报;通过计算T-lnP图上有关冰雹的层结指数,判断出冰雹强度,作为二级预报;利用雷达回波指标作为三级预报,以实现冰雹灾害天气的定时、定点、定量预报.同时对1996～2002年本地开展的人工消雹情况进行了效益评估.     

考虑地形和土地覆盖影响的参数化台风风场模拟

现有参数化台风风场模型通常采用单一地表粗糙度假设,忽略地形和土地覆盖的影响,使得参数化台风风场模型不能真实反映台风风场。本文基于GTOPO30(Global Topographic Data of 30 arc seconds)全球数字高程数据和USGS(U.S.Geological Survey)全球土地覆盖数据,将地形地貌效应等效为地表粗糙长度,建立了受西北太平洋台风影响的东亚地区的地表粗糙长度空间分布;并对比验证了3个典型地貌的地表粗糙长度。然后,对参数化台风风场模型进行了适当修正,使其能耦合地形起伏对风场产生的抬升和沉降作用。以WRF(Weather Research and Forecasting)模式的模拟结果为基准,采用3个历史台风案例,考察了地形地貌对参数化台风风场模拟的影响。对比结果表明,考虑地形地貌效应可以显著提升参数化台风风场模型对台风空间结构的模拟能力。考虑地形地貌影响的参数化台风风场模型的模拟结果与实测结果吻合较好。     

江苏省近30年冰雹灾害的时空变化规律

利用江苏省70个气象台站1980-2009年间的冰雹观测资料,分析了江苏省冰雹灾害发生的时空变化特征,并结合Mann-Kendall方法探讨了气候变暖对江苏省冰雹发生趋势的影响。研究表明:(1)江苏省上世纪80年代为降雹多发期,90年代明显减少,本世纪初以来又有明显回升趋势;(2)江苏省一年中降雹多发季为春、夏两季,降雹日约占全年总降雹日数的94.7%;(3)全省降雹空间分布的总体特征是:东部沿海多,西部内陆少;中北部多,南部少;(4)这30 a中发生在江苏省的降雹路径主要有四条;(5)与江苏省冰雹灾情年际不稳定度成正相关的雹日空间变异系数自东北向西南递增;(6)导致这30 a江苏省冰雹时空变化格局的主要成因是全球气候变暖、大气环流背景、局地中小尺度大气动力场、地形起伏和下垫面热力属性等。     

长治市冰雹气候特征及预报研究

对1980—2003年长治市冰雹天气的气候背景进行了统计分析，明确了冰雹发生的时空尺度，地理分布，月、年际变化，冰雹发源地以及冰雹主要影响路径；利用500hPa天气图，给出了降雹的天气形势及高空冷空气的活动路径；分析了冰雹天气的0℃层高度、-20℃层高度、水汽条件和稳定度等参数；采用最优子集回归方法对850hPa和500hPa高空指标站进行了选取，分析了这些站点及本站14时（压、温、湿、风）的气象要素，建立了综合性预报模型。     

天津地区冰雹气候特征及影响路径研究

基于天津地区13个气象观测站1961-2020年冰雹观测资料,探讨了天津地区冰雹日数及持续时间的长期气候特征,在此基础上,利用构建的冰雹影响率评价指数,分析并划定了影响天津的冰雹移动路径。结果表明：天津地区冰雹空间上呈现北多南少的分布特征,北部蓟州冰雹日数年均值达到1.1 d。在年际变化上,1961-2020年天津冰雹日数呈现波动中下降的趋势,其中20世纪80年代为冰雹多发期,进入21世纪后冰雹明显减少;年内各月冰雹日数呈单峰型分布,集中出现在4～10月。近60年,天津地区冰雹过程持续时间呈现波动下降的趋势,但在2015年之后持续时间有一定程度的上升,表明在这段时间虽然冰雹频次有所降低,但强度有增强趋势。受午后热对流影响,冰雹天气集中出现在13～19时,其中16时发生冰雹概率最高;持续时间多为1～5min。影响天津地区的冰雹路径主要有4条,分别为西南路径、偏西路径、西北路径和东北路径。     

福建省冰雹时空分布与天气气候特征分析

利用1960-2008年高空常规探测资料和福建省内各台站冰雹的观测资料,分析了福建省冰雹的时空分布和春季、夏季降雹的天气气候特征.结果表明:福建省20世纪80年代中期到90年代初期为冰雹多发期,90年代中期至今呈明显减少趋势.冰雹发生的季节分布呈双峰型,高发期在3-5月,次高发期在7-9月.空间分布表现为中北部多,南部少;山区多,平原少;内陆多,沿海少.冷空气与强暖湿气流相遇是春季降雹的主要原因,主要天气型(850hPa)为低涡冷切适中、冷切适中、冷切偏南、冷切偏西、低涡冷切偏西等,冷式切变和低空西南急流是触发大范围冰雹过程最重要的天气条件.下垫面被迅速加热,快速升温,午后局地上空形成强辐合区是夏季降雹的主要原因,主要天气型(500hPa)为副热带小高压和副热带高压边缘.     

江淮地区致灾强对流天气流型配置及层结特征分析

利用常规高空、地面观测资料,对2000-2010年发生在江淮地区的500余次致灾强对流天气过程进行天气综合分析,结合强对流天气发生发展过程中环流形势演变及天气系统空间配置,提炼关键环流特征,建立江淮地区致灾强对流天气发生时对应的5种典型天气型:高空槽前型、冷涡(槽)后型、副高边缘型、副高控制型和热带系统型。基于上述分型,对江淮地区不同天气型下致灾强对流天气类型发生频率的统计分析表明,副高边缘型是江淮地区发生短时强降水、雷暴大风及龙卷频次最多的天气型,特别是龙卷天气在这种背景下发生频率达到66%;冰雹天气最易出现在冷涡(槽)后天气型下,55%冰雹天气发生在冷涡(槽)后天气背景下;而与热带系统相联系的天气型下,江淮地区多见短时强降水天气,发生冰雹的概率很小。通过对比分析不同天气型下各类强对流天气发生前合成探空特征讨论不同类型强对流天气发生的对流环境差异。     

江西省冰雹气候特征及冰雹灾害研究

利用江西省80多个气象台站冰雹监测资料、近10a天气图资料和中国气象灾害大典资料,对该省冰雹时空分布、环流背景和冰雹灾害进行了分析.研究表明:江西省冰雹具有很强的时间变化特征,春季3-5月为冰雹最容易出现的季节,其中4月份是冰雹出现最多的月份,冰雹最容易出现在下午到傍晚时分;冰雹地理分布差异大,总的特点是,山区多,山区与平原交界地带多,鄱阳湖附近的陆地多,其他地区则较少,全省有4个冰雹出现频率大值区;造成江西冰雹天气的地面影响系统是倒槽静止锋,其次为冷锋和气旋波等;冰雹灾害与冰雹出现频数并不完全一致,而与当地的经济发展、作物状况有很大的关系.构造了冰雹防御区划指数函数,根据指数大小将江西省各县市划分为3级冰雹防御区.     

输电塔结构的动力稳定性研究

作为一种重要的生命线工程,输电线路的破坏会造成巨大的经济损失。统计显示,风荷载作用下输电塔结构的动态侧倾失稳是输电线路经常发生的破坏形式之一。因此,对风作用下输电塔结构的失稳破坏进行研究有着十分重要的意义。本文应用谐波叠加法模拟脉动风场,分别采用Budiansky-Roth准则和动态增量法(IDA)结合位移相等准则这两种方法,基于ANSYS的非线性屈曲分析和时程分析模块,对沈阳某输电塔的抗风动力稳定性进行了研究。结果表明,风的动力特性对结构稳定性影响较大,现行规范中按等效静力风荷载进行计算是偏于不安全的。     

下击暴流的三维仿真和回波特征分析

下击暴流产生的强风切变对飞机的飞行和起降危害严重,为避免其对飞行的危害,需充分认识下击暴流的气流结构特征。该文利用特征风场建模方法,仿真了下击暴流的三维结构。通过设置风场的特征半径、扭曲因子、风场中心位置及上限高度,仿真对称与不对称的切变风场。对仿真的三维风场沿雷达径向投影,得到下击暴流的雷达径向速度。通过分析下击暴流的三维空间结构和对应的雷达回波特征,验证了仿真风场的结构与实际观测相吻合。研究结果表明,对下击暴流的雷达回波分析,有利于飞行员对下击暴流的识别和预警,有助于保障飞行安全。     

宁夏冰雹的分布特征

应用1961～2004年宁夏各气象站地面观测资料，统计分析了宁夏冰雹的时空分布特征，探讨了宁夏冰雹产生的主要源地和移动路径。分析表明：20世纪80年代为宁夏冰雹频发期，90年代有减少的趋势；近10年来冰雹大为减少，年际变化比较大，有一定的周期性。冰雹多发生于春末至盛夏，6月为频发期；87％出现在中午至傍晚前后；71．84％的降雹持续时间在1～10min之间。初雹最早发生在3月中旬，终雹最晚结束在10E下旬。有2个频发中心，即宁夏南部的六盘山区和北部的贺兰山区，有“山地多、平川少、南北多、中部少”的地域分布特征。降雹线大部分呈NW—SE走向，移动路径多从西北向东南方向移动；主要发源于六盘山系和贺兰山沿山。     

下击暴流作用下单层球面网壳倒塌破坏研究

针对大跨空间结构在下击暴流作用下破坏规律尚不明确的问题,本研究分析了下击暴流作用下 K8 型单层球面网壳结构的破坏模式与失效规律。基于确定性?随机性混合模型模拟了下击暴流风场,其中平均风的模拟采用 Wood 竖向风剖面模型和 Holmes 经验模型,脉动风的模拟则采用自回归模型。基于向量式有限元分析方法,考虑结构的几何非线性、材料非线性及构件断裂准则,对下击暴流作用下不同矢跨比的网壳结构进行弹塑性时程分析及连续倒塌过程模拟。通过研究矢跨比分别为 1/3、1/5 与 1/7 时,结构节点位移幅值的变化及下击暴流平均风荷载与总风荷载对结构破坏模式的影响,探究单层球面网壳结构在下击暴流作用下的失效规律。研究结果表明：下击暴流作用下单层球面网壳结构的失效主要是由结构杆件屈曲所致,且平均风的影响占主导地位,决定着结构的破坏模式,而脉动风则使得结构响应加剧,破坏时间提前。此外,随着结构矢跨比的增大,结构的体型系数与受风面积随之变化,进而影响结构的破坏模式,使其由局部杆件渐进式屈曲失效的模式向结构整体瞬时失效的模式转变。研究成果可为大跨空间结构的抗下击暴流设计提供参考。     

城市区域风易损结构风灾损失分析研究

城市风易损结构在台风等强风灾害下的损坏及倒塌将严重影响城市社会的运行安全。以户外广告牌作为典型城市风易损结构物,提出基于结构参数的风易损结构抗风分析方法。针对城市广告牌分布具有的区域空间分布特征及局部风效应,以城市区域风灾为研究对象,结合区域数值风场模拟分析对城市区域风灾损失进行了分析研究。     

山区桥址风场特性研究综述

首先对采用风洞试验、数值模拟、现场实测3种方法研究山区风场特性的研究进展进行了梳理和总结,对比了各种方法的相对优缺点;然后从平均风特性和脉动风特性两方面对比分析了山区风场区别于平原地区风场特性。山区风场特性相对更为复杂,变异性更强,呈现更明显的非高斯和非平稳特性,山区地表粗糙度类别不能简单地分为四类,山区风攻角、风速谱、风速剖面分布规律明显不同于平原地区;在高山峡谷间风场既存在明显加速效应,也存在阻挡效应,使得桥梁抗风设计更为困难。总结了山区桥址处设计风速的几种取值方法,为今后山区桥址抗风设计提供参考。最后对山区桥址风场特性的研究现状进行了总结,对研究前景进行了展望。     

台风“玛莉亚”作用下风场结构特征现场实测研究

研究台风下不同环境风场结构特征变化规律对分析建筑结构的风效应和防灾减灾具有重要的指导意义。本文基于2018年8号台风"玛莉亚"过境时温州实测点A多普勒声雷达及实验楼B屋顶风速仪的风速实测数据,依据对数、指数和D-H模型理论,运用统计学的积差法及假设检验方法进行相关性分析,并对实测点A水平及竖向风剖面曲线进行变化规律探索,分析总结得到如下结论:不同地貌类型下高度相同两个相距6. 21km实测点的水平平均风速及风向线性变化具有高度相关性,风速越大、时段越短,则相关性越强;水平方向风剖面拟合曲线在影响期与指数律模型相当接近,在稳定期则趋于D-H模型,风剖面拟合粗糙度指数a随水平平均风速的增加而减小;由风廓线样本计算获得的边界层高度平均值为1 421 m,较荷载规范取值及良态风计算值分别增大3. 06倍、1. 78倍;相对水平方向,竖直方向平均速度变化激烈,竖向风廓线指数律拟合指数随竖向平均速度的增加而增大。