青藏高原东北侧突发性暴雨特征综合分析

对1970-2007年发生在青藏高原东北侧陕西的突发性暴雨研究发现,其夜间降水特点明显,对流层中层较强的偏南气流是突发性暴雨水汽输送贡献最大者和低层辐合的主要动力来源。偏南气流北伸的位置决定突发性暴雨落区偏南或偏北,300hPa一致的纬向12～20m·s-1强风速带为突发性暴雨提供高层抽吸作用。上述两点对突发性暴雨落区有一定的预报指示意义。云图分析显示,突发性暴雨多有中尺度云团配合,上升运动最大值的高度层与突发性暴雨落区地域位置有关。     

新疆水汽研究若干进展

总结归纳1960 s来新疆水汽研究领域的主要成果,从气候平均讲,新疆水汽主要来自其以西中高纬地中海、里海、黑海、大西洋和北冰洋,冬、春季水汽来自地中海和里海,夏季来自北大西洋和北冰洋,秋季来自黑海和里海;春、夏、冬季降水异常偏多则表现为高、副热带/低纬向中亚区域水汽输送增强然后随西风气流向新疆水汽输送增强,但以由副热带/低纬向中亚区域水汽输送增强为主。1987年夏季降水年代际增多则由于印度洋向中亚和新疆水汽输送年代际增强,同时东亚太平洋型遥相关波列(EAP)的强度年代际加强和向西偏移使得西北太平洋向我国内陆地区的异常水汽输送显著增强,而1987年冬季降水年代际增多则主要由于中高纬水汽向新疆地区输送增加。暴雨过程水汽主要为西风、偏南和偏东输送路径,暴雪过程水汽主要以中纬西风和副热带/低纬向中亚的西南路径为主,短时强降水过程则表现为局地水汽快速聚集。提出了进一步研究问题:新疆大气水分循环系统物理过程认识不足,应用数值模式、轨迹分析方法等开展新疆地区暴雨/雪过程水汽源汇结构、接力输送机制以及主要水汽源地和多尺度汇流通道对降水贡献率等研究不够,卫星、多普勒天气雷达、GPS/met水汽探测仪、微波辐射计等多源探测手段在新疆降水天气监测预警中应用薄弱。这些问题的研究对推进新疆天气预报技术的发展和水资源可持续利用具有重要意义。     

新亚欧大陆桥新疆段风沙流活动特性及停积规律

通过对新亚欧大陆桥新疆段不同区段风沙流实测资料的分析,探讨了砾漠区和沙漠区的风沙流活动特性及其停积规律.研究表明,风沙流随风力条件、下垫面状况而变化,其搬运能力与风力大小呈正相关;高程与含沙量(%)对数尺度之间具有良好的线性关系,含沙量随高度增加成指数规律衰减;砾漠区沙粒粗大,在2.0m以下高程其含量随高度增大而明显增大,沙漠区风沙流物质成分以细粒为主(占71%);物质运动以跃移为主,易在低路堤边坡,半填、半挖路基和浅路堑处沉降积沙;在风沙流运动方向与线路走向的夹角＜30°时,积沙厚度较小,而当其＞45°时,积沙量随夹角增大呈明显增多的趋势.     

2004年北京地区一次扬沙天气过程数值预报分析

本文在对沙源和实况气象场分析的基础上,利用北京城市气象研究所发展的区域沙尘耦合模式,对2004年3月29日北京及周边地区扬沙天气过程进行数值研究.模式预报出大风、垂直速度等气象条件要素演变,表明导致此次沙尘过程的发生、发展主要因素是大风、上升气流等.从天气实况沙尘图与预报沙尘区随时间演变过程看,模式预报的沙尘范围和强度与实况结果基本相符;沙尘数值预报模式能够较好地预报出此次沙尘过程发生的时间、地点、范围和移动路径等,较准确地描述了本次沙尘过程的形成演变和移动等特征.从模式预报的北京地区沙尘浓度的垂直廓线和沙尘强度表明本次沙尘的沙源以本地扬沙为主.     

1961-2020年ENSO事件下黑龙江省盛夏降水异常大尺度环流成因分析

利用1961-2020年黑龙江省盛夏（7、8月）降水量、NCAR/NCEP再分析高度场和Ni?o3.4 SST资料,采用定义亚洲环流/Ⅰ型,即ACⅠ西风环流指数分析,相关计算、高度场及物理量场合成等方法,分析ENSO事件下盛夏遥相关形势及与降水异常大尺度环流关系。结果表明：春、盛夏Ni?o3.4 SST为暖（冷）位相时,盛夏500 hPa高度场易引起西高（低）东低（高）或两高（低）一低（高）波列形式,ACⅠ环流指数正（负）值明显。揭示出降水异常主要受Ni?o3.4 SST遥相关与ACⅠ环流共同影响。降水偏多,高空200 hPa急流轴位于42°N,急流中心区出口左前方,低层气压降低,利于东北低涡发展;850 hPa风场南支急流和日本海急流输送大量水汽进入低涡;高低纬系统相互作用,北部冷气流与南部季风气流交绥有利于降水加强;黑龙江省区域整层垂直上升气流为多水提供了动力条件。     

青藏高原冬、春季沙尘暴频次时空分布特征及其环流背景

利用1961-2002年青藏高原29个气象台站的沙尘天气资料,分析了冬、春季沙尘暴频次的时空分布和变化,并结合欧洲中心再分析资料的200 hPa高度场数据,分析了冬、春季沙尘暴异常年份对应的环流特征。结果表明:青藏高原的沙尘暴主要集中发生在12月至次年5月,1961-2002年间其发生频次呈显著减少的趋势;阿里高原、柴达木盆地、三江源区和雅鲁藏布江中游地区为沙尘暴的高发区域;沙尘暴高发中心随季节的推移由藏南逐渐北移至羌塘高原及塔里木盆地;冬、春两季200 hPa高度场在沙尘暴强年均表现出纬向西风气流增强,传输到地面的能量增加,利于沙尘暴天气的形成,而在沙尘暴弱年均表现为经向环流增强,阻碍了能量的向下传输,不利于大风天气的形成。     

气溶胶在华北地区霾期间中低对流层中随高度的季节变化

采用美国宇航局(NASA)的CALIPSO星载正交极化云-气溶胶激光雷达(CALIOP)的监测数据,对2007年1月1日至2008年12月31日华北地区霾期间中低对流层气溶胶散射强度、粒子规则性和粒径大小随高度的季节变化进行了研究。结果表明:霾期间在4 km以下的中低对流层大气中,春季气溶胶粒子的出现频率最高,且散射最强的气溶胶出现高度春季和秋季在1~2 km,夏季在3~4 km,冬季在0~1 km;四个季节均以球形或接近球形的规则性气溶胶为主,其中夏季气溶胶的规则性最强,春季气溶胶的不规则性最强,除春季外气溶胶的规则性随高度的增大而增大;春季气溶胶粒径大于其他季节,且随高度增大而增大,其他季节气溶胶粒径大致随高度增大而减小。多数情况下各层均以小粒径气溶胶为主。     

华北暴雨云和降水的中/微尺度结构特征(Ⅰ)——一次暴雨的天气背景研究

为研究华北暴雨形成时的中尺度与微尺度的结构特征,选取发生于2005年7月22-24日的一次华北暴雨过程为研究对象,利用1°×1°的NCEP再分析资料和0.05°×0.05°的FY2C红外TBB资料,对此次暴雨过程发生时的天气形势、水汽输送、大气稳定度、云场特征进行了分析.结果表明:此次暴雨过程是在登陆台风和西风槽的共同影响下产生的,高空槽后的西风急流入侵到华北北部,低层副高西侧的东南急流位于华北东部,使得华北地区上空形成了有利于触发对流的低层辐合和高层辐散的天气形势.低层印度季风与我国南海夏季风对水汽的北上有重要作用,还有一部分水汽系来自副高西侧的东南风急流输送;高层水汽主要是由偏东气流经副高西侧向西,然后转向北输送到华北;华北地区的低层存在较强的水汽辐合,高层存在相对较弱的水汽辐散区,这为暴雨发生提供了必要的水汽条件.     

一次飑线过程的全闪活动特征分析

结合VLF/LF全闪定位系统、多普勒天气雷达、探空资料,对2013年7月5日江苏地区一次典型飑线过程的全闪活动特征进行了详细分析。结果表明:云地闪比的下降、上升预示着飑线过程中雷暴的加强、减弱;云闪主要分布在4~8 km高度,云闪频数最大值出现在5 km处;结合云闪变化情况和探空资料推测雷暴云内电荷为三极性电荷结构;对流区的闪电密度远大于层状云区。相比于正地闪,负地闪集中在雷达回波的强对流区。云闪发生位置更具随机性,易发生在弱回波区和层状云区;闪电的发生与云顶高度有很高的相关性,云闪发生位置与剖面反射率因子中强回波区的发展有很好的一致性。     

自由场地液化振动台实验结果分析与数值模拟

通过拉格朗日差分程序FLAC3D完全非线性动力分析模块,模拟了自由场地液化振动台实验并对实验结果做出分析,结果表明:该动力分析方法能够较好地反映液化土层地震响应,实验结果也验证了模拟结果的精确性;液化土层滤波作用起始于孔压比上升的时候且较为明显,液化后加速度时程的卓越周期有所增加;本文实例中的液化土层对地震动具有放大作用,液化范围越大,其放大作用越明显,且在长周期段放大作用更为突出。     

2003年陕西持续性暴雨成因分析

对2003年发生在陕西的持续性暴雨分析认为: 乌山阻高与副热带高压的配置及稳定少动为这次持续性暴雨提供了有利的背景条件.贝湖低压底部分裂出小槽引导的冷空气与副高西北侧暖湿气流在高原东侧一带反复交绥是暴雨的主要成因.高低空急流耦合使高层辐散区迭加在低层辐合区的上方而产生强烈的上升运动,为深对流的发展提供了条件,促进了暴雨时中尺度系统的生成和维持.     

复杂开口房间火灾中性层位置的计算

本文建立了复杂开口房间的数学模型,并运用等效窗口面积法对复杂开口条件(门窗同时开启)下房间中性层关系进行了数学推导,对单一开口和复杂开口房间发生火灾时房间门和窗同时开启状态下中性层位置进行求解和比较分析,同时还对不同温度下房间孔洞的烟气、空气质量流量进行了计算和比较;对在室内温度逐渐升高的情况下房间中性层高度的变化进行了研究和分析。从而得出多开口不同开口高度条件下中性层位置的求解方法,温度与中性层高度、烟气质量流量、空气质量流量的关系,以及空气改善系数对烟气、空气质量流量和中性层高度的影响。     

青藏铁路沿线热喀斯特湖易发程度的区划评价

随着全球气候的持续转暖,青藏铁路沿线热喀斯特湖数量正在逐年增多、面积逐年增大。湖塘的形成虽然具有一定的随机性特点,但其发生的区域性和重复性特点是热喀斯特湖分布与出现的总体规律。在野外系统勘测调查的基础上,依据工程地质类比原则,结合专家打分、层次分析、信息量、统计量等模型方法,对区域内湖塘产生与发展起一定主导作用的历史因素(灾点密度、灾面密度)和基本地质环境因素(冻土类型、年均地温、植被覆盖度、土质类型、地形坡度)基于ArcGIS平台进行综合分析评价,得出楚玛尔河至风火山段青藏铁路沿线热喀斯特湖易发程度的空间分布。结果表明,占研究区总面积47.97%的高易发区占据了湖塘总数量的87.94%、总面积的91.15%,主要分布在楚玛尔河高平原、北麓河盆地和可可西里山间盆地;中易发、低易发、非易发三个区占据了研究区总面积的52.03%,却仅分布了占总数量12.06%、面积8.85%的热喀斯特湖,主要分布于可可西里山区、风火山山区及河谷地区,与2011年9月份野外考察的热喀斯特湖实际的空间分布状况保持了较好的一致性。     

自然灾害社会脆弱性评估研究——以上海市为例

基于投影寻踪聚类模型(PPC),结合基于实数编码的加速遗传算法(RAGA),对上海市进行了自然灾害社会脆弱性评估的尝试。结果表明:①灾害社会脆弱性最高的为崇明县,其次为宝山区和金山区;②灾害社会脆弱性最低的是黄埔区,其次是徐汇区和静安区;③总体而言,灾害脆弱性较低的地区集中于上海城市中心区,而城市边缘区的社会脆弱性一般较高。     

昆明"6.24"城市洪涝气象成因分析

2006年6月24日云南昆明发生了当年最为严重的一次城市洪涝,利用T213数值预报产品资料对这次突发性洪涝灾害的气象成因进行了诊断分析,结果表明此次强降水与高空切变线南压及西太平洋副热带高压外围西南暖湿气流有关,高空切变线南压有利于引导北方冷空气南下入侵,而西太平洋副热带高压外围西南暖湿气流为此次洪涝灾害的爆发提供了丰富的水汽。过程期间,高低层存在明显的高空辐散、低空辐合的抽吸特征及明显的上升运动,低层700 hPa昆明上空一直存在明显的水汽通量高值区。卫星云图及雷达回波上也有明显的中小尺度降水云团活动,造成了昆明2006年入夏以来的最大降水,导致昆明出现了严重的城市洪涝灾害。     

基于先导发展法的绝缘子串伏秒特性研究

目前绝缘子串伏秒特性主要通过冲击放电试验获取,成本较高,且现有研究伏秒特性的模拟计算方法只考虑了标准雷电波的情况。针对上述问题,结合空气间隙的放电研究,基于先导发展法建立了考虑绝缘施加电压波形的伏秒特性计算方法,利用该方法计算了25片XP-160绝缘子在标准雷电波下的伏秒特性,并与实测及IEEE推荐雷电波下绝缘子的伏秒特性进行比较。结果表明本文提出的计算方法可以更加准确地模拟绝缘子的实际放电行为,可以作为模拟绝缘子串伏秒特性的1种新的计算方法。     

采用接触面单元分析砼-岩系统的力学行为

考虑实际修建过程中塔基岩石开挖的施工特点和砼分期浇筑特点,通过建立三维实体模型,根据基于大变形理论的快速拉格朗日方法,运用考虑库仑屈服准则的塑性接触面单元计算了锦屏一级水电站泄洪洞进口塔基砼-岩接触系统的应力和变形,评价了塔基的稳定性,并与直接考虑材料为实体单元的计算结果进行了比较。工程算例数值计算结果表明,采用接触面单元来分析砼-岩系统的力学行为更合理、更实用。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴特征--以塔中地区为例

塔克拉玛干沙漠是中国油气开发的重要区域，沙尘暴是该区域重要的灾害性天气，但以往相关的研究很少。为了了解塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴的发生规律，利用塔中气象站1997-2002年的气象资料，对塔中地区沙尘暴的强度、过程、类型和时间变化等特征进行了分析。研究结果表明：（1）塔中年平均沙尘暴日数为16．83d，较沙漠北缘的轮台和沙漠南缘的民丰、和田为多，体现出沙尘源对沙尘暴发生的影响；（2）沙尘暴发生之前出现明显的风速突然降低和风向转换；（3）同塔里木盆地其它区域一样，塔中沙尘暴也可分为5种类型，其主导类型为冷空气东灌型；（4）沙尘暴时间变化规律明显，且从20世纪90年代至21世纪初，塔中沙尘暴日数与持时明显下降，同全疆的变化趋势一致。     

RC框架结构地震倒塌风险近似评价方法的精度对比

增量动力分析方法(IDA)是目前评价RC框架结构抗地震倒塌能力最精确的方法,但是计算量大、耗时长,在工程实际中难于应用。现阶段已经提出了多种简化评价方法,可显著提高工作效率,便于工程人员应用,但是对其精度缺乏合理评价。本文介绍了三种常用的简化评估方法,基于静力推覆分析和塑性需求曲线方法;基于静力推覆分析并利用抗倒塌储备系数(CMR)与位移安全储备系数关系方法;基于抗倒塌能力谱法,用这三种方法计算了6个RC框架结构在罕遇地震下的CMR和倒塌率,并与其IDA计算结果进行对比,分析了三种简化评估方法的精度。结果表明三种简化计算方法中基于静力推覆分析和塑性需求曲线方法精度最高,基于静力推覆分析并利用抗倒塌储备系数(CMR)与位移安全储备系数关系方法和基于抗倒塌能力谱法计算更简单快捷。     

抢险救灾物资保障模拟训练系统分析与设计

计算机模拟训练是增强抢险救灾应急保障能力的重要手段,在联合仿真建模技术的基础上分析并设计了抢险救灾物资保障模拟训练系统。提出了系统功能需求,主要包括物资保障业务、分布交互式协同、模型管理与优化、数据管理、过程推演与保障流程控制等;分析了三层系统结构,基础平台层由指挥系统、导调控制系统、RTI等组成,资源层由模型库、知识库、数据库等组成,应用层则由生活、野营、医疗、工程、装备等五个模拟训练子系统组成;给出了基于联合仿真建模技术的仿真模型设计流程,并完成了基于HLA的分布式系统设计,构建了抢险救灾物资保障的四类联邦成员,设计了FOM与SOM模型,完成了Agent-DEVS联邦模型与RTI的接口。以上研究为开展抢险救灾应急保障模拟训练奠定了基础。