风云静止与极轨卫星产品在湖北暴雨监测和预报方法中的应用研究

根据2010—2014年风云2号(FY 2)和风云3号(FY 3)气象卫星资料,结合雷达资料、常规观测资料和数值预报产品等,利用多阈值法、面积重叠法进行了湖北省暴雨云团的识别跟踪方法研究;利用配料法进行了湖北省6 h暴雨短时预报方法研究。建立了以网页形式的风云系列卫星资料的暴雨监测预报业务系统,定量监测和预预暴雨的发生、发展。2014年应用检验结果表明,该系统对于湖北省暴雨的监测和预报有指导作用。     

2014年10月大气环流和天气分析

2014年10月大气环流特征如下：北半球高纬地区极涡为单极型,中高纬地区为5波型分布,南支槽偏北,西太平洋副热带高压与常年相当。10月,全国平均降水量29．5 mm,较常年同期（35．8 mm）偏少17．6％;全国平均气温11．2℃,较常年同期（10．3℃）偏高0．9℃。甘肃南部、东北东部和京津冀等地共有51站发生极端日降温事件,东北地区共有17站发生极端连续降温事件。月内共有3次强降水过程,其中,10月27—31日,海南及四川盆地、贵州至长江中下游一带出现大到暴雨天气过程,局地大暴雨到特大暴雨。10月,冷空气势力较弱,有两次主要冷空气过程影响我国。我国中东部出现4次大范围雾霾天气。江西、湖南南部和东部、广东大部、福建南部和西部、广西东部等地存在中度气象干旱。     

发生短时强降雨的对流云合并作用分析

利用静止气象卫星、新一代多普勒天气雷达、地面、wrf数值模拟和LAPS再分析资料,对2013年6月30日皖南山区一次短时强降雨过程中的对流云合并现象进行了观测和分析。综合观测显示,这是一次由三个强弱不同的对流云先后发生合并的过程;强弱不同或强度相当的两对流云合并后的新对流云系统短时间内强度是增强的。分析认为,山区夏季对流云合并发生在水平垂直风切变及垂直涡度增大的湿斜压不稳定增强的环境中;对流云合并过程中伴有中气旋、地形涡等中γ系统形成,中气旋与地形涡系统内的强烈垂直运动导致低层形成辐合的垂直环流是山区短时强降雨触发机制。     

西南低涡活动特征的再分析

用1979—2012年每天4次,1°×1°的ERA-INTERIM再分析资料,从风场角度定义了闭合式气旋环流和规定了低涡移出路径的统计方法后,对西南低涡的活动特征进行了统计分析。结果表明:西南低涡平均每年生成个数为59个,偏多的年份为1980、1989、1992、1997和2009年,平均可达69个;偏少的年份为1981、1990、1996和2006年,平均仅有51个。低涡在春季生成的个数最多,夏季次之,秋、冬季最少。6月和3月生成的个数最多;5月次之,其中11月生成的个数最少。各季节移出型低涡的个数则是夏季最多,春季次之,秋季和冬季最少。就移出率而言,夏季达44.1%,春季为27.6%,秋季为22.6%,冬季仅为11.3%。春、秋、冬季基本为短生命史的低涡,而在夏季,生命史长的低涡所占的比例较高。34 a中夏季维持较长生命史的移出型低涡共有126个,分别向东北(最多)、正东、东南(最少)3个方向移动,除正东方向外,向东北和东南方向移动的低涡个数随年代际变化呈增加的趋势。     

基于平行双板结构的圆管尾流抑制方法研究

通过数值模拟方法对基于平行双板的圆管尾流进行抑制研究。以二维不可压缩粘性流体方程为流动控制方程,并采用稳定化流体有限元方法求解。基于数值结果,详细探讨了平行双板的安装角度和板长等关键特征参数对尾流的抑制作用和影响。数值分析发现,平行双板结构对尾流的抑制作用明显优于传统单板控制。计算结果显示,基于平行双分隔板的尾流抑制最优位置为从圆管后驻点起向上游40°~50°处,并且与单板相比,在更短板长条件下,亦可完全抑制圆管的旋涡脱落,从而尾流从非定常涡旋流转入定常流动。当安装位置为θ≥80°时,被控圆管表面压力分布与无控圆管类似,说明此时平行双板控制无减阻效应。最后,基于数值模拟结果,对本方法的尾流高效控制效应,给出了相应的流动机制。     

3种附属管排布方式对主管路水动力特性的影响

【目的】研究均匀流多管束干涉流动下圆柱受迫振动的水动力特性。【方法】基于SSTκ-ω模型,在亚临界雷诺数下(Re=1×10⁵)对多管束共振强迫的涡激振动问题进行二维数值模拟,比较与分析三种典型附属管排布方式对主管路流体动力学特征的影响。【结果与结论】采用模型3下的附属管排布方式可在较大范围的振幅比下(A_y/D=0.1~0.8)有效改善主管路水动力特性:1)有效降低主管路上平均升力系数的幅值;2)抑制在单管路系统中出现的脉动升力系数突变衰减。同时,由于多管束对流动产生干涉效应,主管路上表现的尾迹涡度随着振动幅度的增大而呈现出不同的模式。此外,功率谱密度分析发现,多管束系统相较于单圆柱系统,在频率比为1时,模型2与模型3的共振“锁定”状态得到改善。     

Numerical Study on Vortices in the Middle Layer of Flow around a Large Mountain under Rotating Stratified Conditions

Generation of cyclonic vortices in the middle layer of flow around a large mountain like Tibet and Rocky was investigated by means of a 3-D nonhydrostatic meteorological prognostic model. Special attention was paid to the effects of the earth’s rotation and stratification on the vortices detached successively from the slope of a high and large horizontal scale mountain. It was found the successive formation and detachment of such ‘von Karman-like vortices’ occurred in the flow regime at high Rossby numbers Ro and low Froude numbers Fr. It was successfully divided by the criterion of baroclinic instability. This means that if the condition is unstable baroclinically, a lee vortex is destabilized into a three-dimensional one, while under baroclinically stable conditions the lee vortex with vertical axis retains its standing structure and remains long lasting in the middle layer.     

Random walk of the Earth's pole related to the Chandler wobble excitation

Summary. The equation governing the polar motion shows that the polar secular drift and the Chandler wobble amplitude are related to each other. In particular, a drift of the mean pole position comes out as a consequence of the maintenance of the Chandler wobble by possible step perturbations of the Earth's inertia tensor.
The minimum excitation functions necessary to explain the Chandler wobble amplitude variations for the period 1901–84 are derived from the Chandler term, with the hypothesis that the excitations follow a uniform random distribution in time. It is shown that they have the statistical properties of the steps of a two-dimensional random walk. These functions are then used to derive, from a statistical simulation, a lower limit of the secular drift which may result from the excitation of the Chandler wobble.
The drift generated by the random walk is of the same order of magnitude as the observed secular drift for the period 1901–84, but their time dependence is different. This indicates that the observed secular drift cannot be explained as the consequence of an excitation of the Chandler wobble by random steps of the Earth's inertia tensor. However, the possible contribution of the Chandler wobble excitation to the polar drift has to be taken into account when other mechanisms, such as lithospheric rebound related to deglaciation, are proposed.     

气候因子对内蒙古沙尘暴频率的影响

利用内蒙古中西部地区40年(1961～2000年)的气象资料、沙尘暴资料和气候资料,讨论了内蒙古中西部地区沙尘暴频率变化趋势和气候动力因子对沙尘暴频率的影响.结果显示:近40年期间,内蒙古中西部地区沙尘暴日数有明显的减少趋势,沙尘暴频率总体上减少的主要原因是影响沙尘暴频率趋势的气候动力因子,也就是代表冷空气活动的气候因子周期变化所致.影响内蒙古中西部地区沙尘暴频率时间分布变化的气候主导因子是:大风日数、北半球极涡面积指数、亚洲北半球极涡强度指数等代表冷空气活动的气候动力因子.