南疆西部初雪气候特征及典型强初雪天气分析

基于1961—2020年南疆西部16个气象站初雪资料、利用ERA5再分析资料、全球资料同化系统（GDAS）分析资料及常规气象资料，分析了南疆西部近60 a初雪的气候特征，以2020年11月20—22日典型强初雪天气为例分析了异常降水的大尺度环流背景、暴雪高低空环流配置、水汽特征及雨雪转换机制。结果表明，近60 a南疆西部平原初雪变化稳定，山区初雪呈显著延迟趋势。强初雪发生在中高纬度大尺度环流呈现异常“+-+”的距平分布和500 hPa典型的“东西夹攻”形势下，深厚的中亚低涡为暴雪提供有利的水汽条件，高低空急流的耦合作用和地形的动力抬升作用为暴雪提供动力条件。暴雪区中高层水汽主要来自偏西路径的欧洲大陆、西西伯利亚及黑海、里海、客拉海等洋面，低层水汽主要来自塔里木盆地内部回流的水汽。低层环境湿度、边界层温度平流及云层属性差异是造成此次暴雪相态差异的主要原因，云顶发展旺盛的冰晶云在干燥的低层环境下更有利于降雪。850 hPa气温＜0℃可作为此次南疆西部暴雪天气雨雪相态转换指标。     

渤海湾潮致余流数值模拟研究

为了研究渤海湾潮致余流,运用Mike21模拟了渤海湾潮流场,揭示出潮波运动的规律,得到渤海湾的潮流场,在涨潮时最大流速为1.4 m/s,落潮时最大流速为1.12 m/s。根据欧拉余流的定义计算了潮致欧拉余流场,其最大流速为0.2 m/s,中值为0.005 m/s,在渤海湾北部区域和南部东营附近存在环状结构。在渤海湾不同位置释放自由粒子,通过粒子的运移路径发现渤海湾拉格朗日余流呈现双环结构。运用欧拉方法和拉格朗日方法分析渤海湾潮致余流场,阐明了渤海湾潮致余流的精细结构,可为渤海湾营养盐、沉积物或者污染物质的长期输送以及浮游生物、鱼卵等的迁移和分布规律等提供动力学基础。     

台风“温比亚”影响期间山东极端降水过程水汽来源及源区贡献定量分析

利用拉格朗日后向轨迹追踪模式HYSPLIT，结合蒸发—降水诊断法及相关的水汽贡献定量分析法，分析了台风“温比亚”影响期间山东极端强降水的水汽来源及输送特征。结果表明：区域极端强降水的发生与大尺度的水汽输送和辐合密切相关；影响强降水的水汽源地主要有4个，它们分别位于印度洋→孟加拉湾→南海、低纬西太平洋、中纬度西北太平洋和中国东部；源区贡献定量分析表明，低纬西太平洋对极端降水的水汽贡献最大，中纬度西北太平洋次之，印度洋→孟加拉湾→南海与中国东部的贡献相当且均低于中纬度西北太平洋；进一步对比不同源区的水汽输送差异发现，虽然印度洋→孟加拉湾→南海初期摄取的水汽较多，但输送过程中过高的沿途水汽损耗，显著降低了其对极端降水的水汽贡献，尽管中纬度西北太平洋和中国东部地区初期摄取的水汽较少，但两者沿途的水汽损失亦小并且两者摄取的水汽在目标区实际转为降水的比例较高，因此两者最终的水汽贡献不容忽视。     

贴体正交曲线坐标系下水流泥沙数学模型的构建与应用

为了研究深圳河河口福田保税区围垦填土占用部分河道对深圳河治理工程防洪能力和河床冲淤变化的影响情况，建立了贴体正交曲线坐标系下的平面二维的深圳河河道-河口-海湾整体水域的水流泥沙数学模型，模型中采用双步全隐有限差分法离散求解水流运动方程，悬沙不平衡输运方程采用三阶QUIKEST格式离散后用交错方向法求解。在经实测水文资料验证的基础上，应用数学模型计算了8种洪峰流量和河口高潮位组合4种围垦填土的挖除方案下深圳河沿程水位和河床冲淤变化，讨论了深圳河治理工程防洪能力降低的程度和近河口段洲滩冲刷以及所造成香港一侧红树林的破坏情况，提出了优化挖除方案。     

光子晶体光纤带隙及模场的一种综合模拟分析方法

提出直接由MATLAB读入光纤端面图实现复杂结构光子晶体光纤(PCF)模型的快速建立,并综合平面波法(PWM)和频域有限差分(FDFD)法,模拟分析带隙型光子晶体光纤(PBG-PCF)的带隙和模场分布.利用PWM计算得到了在PBG-PCF中传输的光波频率及模式有效折射率范围;基于FDFD法在给定波长及模式有效折射率范围情况下,模拟得到了PBG-PCF中可能存在的模场分布及其他特性.以市售的PBG-PCF为例,验证了数值模拟的正确性,随后系统地分析了结构参数(晶格结构、"原子"占有率、背景材料折射率及"原子     

大规模多岛屿海域潮流场的数值模拟

本文提出了一种系统地分析大规模多岛屿海域潮流场的数值模拟方法,以及只有有限代表点位的计算区域内的潮汐和潮流资料的分析方法。建立了适用于复杂的多岛屿海域上平面二维潮波数值计算模型的选择及网格自动剖分方法。通过对长海县长山群岛海域潮流场的模拟,验证了此方法在计算规模大而又要求局部分辨率高的潮流场时,该方法效率高,经济合理,灵活方便。     

徐六泾控制节点污染物运移轨迹模拟

对三维多功能动力-生态耦合模式(COHERENS)进行二次开发,运用"网格冻结法"实现了漫滩和露滩过程中的干湿交替,突破其为固定边界和限制水深的局限,使COHERENS模式成功应用于长江口浅滩过程的模拟。对潮位和水流流速的模拟结果进行了较好地验证。在斜压流场的基础上对示踪颗粒拉格朗日运移进行追踪,对污染物欧拉输运进行数值模拟。以徐六泾控制节点横断面设置颗粒示踪子和污染物排放点,对排放的悬浮颗粒物质和溶解性污染物的运动轨迹和特征进行了模拟和比较分析,给出了模拟期间的流场特征和污染物输移规律。