卫星资料循环同化应用对区域数值预报效果影响分析

为提高卫星资料在同化系统中的利用率及验证卫星微波资料对区域数值预报效果的影响,本文以2008年8月1-31日为研究时段,利用WRF模式及其WRF-3DVAR同化模块,设计并构建了卫星微波资料的快速循环同化方案,分析循环同化方案对数值预报的改进效果.结果表明,相比于单时次同化,循环同化方案使各预报要素的相关系数在一定程度上得到改善,均方差也呈现减小的趋势.此外,对研究时段内暴雨和台风个例的具体分析显示,循环同化方案能够有效改善降水和台风路径的预报.     

台风北冕 (0809) 数值预报敏感初始误差研究

基于WRF四维变分伴随模式建立数值预报敏感初始误差计算流程并对台风北冕 (0809) 进行了分析。结果表明:基于线性化近似的伴随敏感分析方法对台风系统在24 h内适用。构造敏感初始误差的参考系数存在一个合理的取值范围,参考系数取为0.08效果最好。在初始场中去除敏感初始误差能够有效减少预报误差,改善台风路径预报效果,依据24 h预报误差计算出的敏感初始误差订正对24 h后台风数值预报效果也有明显影响。另外,敏感初始误差分布在台风中心附近,伴随台风系统环流且各物理量分布形态相似。对流层下层和中上层的敏感初始误差均对数值预报效果有所影响,对流层中上层的作用略大于对流层下层。敏感初始误差中各物理量对数值预报改善的贡献各不相同,相对而言,风场的贡献最大。     

自然电场的区域性变化特征

以场源为分类原则,地电场E由自然电场E_SP和大地电场E_T构成.E_SP起源于地下介质物理、化学作用,通常其变化及稳定性具有明显的局部场地特征;E_T起源于空间电流系和潮汐力,在日变波形、频谱特征上表现出广域性.在形成微观机理方面,E_SP和E_T能够具有部分相同的机理过程.2008—2013年,在南北地震带附近13个代表性场地,多数E_SP不具有清晰的年变波形,其稳定性也受区域、场地、方位、构造活动等因素影响.在这些地区,E_SP较平稳的持续升降、快速跃变、突跳等现象常见,同一主断裂带附近或局部区域内,这些大幅变化的趋势转折点多具有时间同步或准同步性,同一时段数据稳定性可能类似,但形态变化存在场地因素而不具相关性.E_SP较平稳期间,应用潮汐地电场频谱特征计算的裂隙水主体渗流方位α易处于相对稳定状态,而在其剧烈变化期间的α常会明显变化.以潮汐地电场频谱特征逐日计算α值,可能揭示场地裂隙、裂隙水渗流、主压应力的逐日变化信息,进而可解析E_SP、E_T宏观变化的微观机理过程.     

星载电场数据处理方法研究

给出一种新的非线性、非平稳信号的处理方法——HHT方法,并把该方法首次应用于星载电场数据处理中.以2004年9月15日菲律宾6.0级地震前两天(13日)DEMETER卫星经过震中区域上空所记录到的数据为例,对ULF频段的电场数据进行了处理,得到了相应的HHT时频图谱.另外,还利用DEMETER卫星中心网站提供的SWAN软件计算得到了相应的小波变换时频图谱,通过比较发现,虽然两种方法对异常信号出现的位置时刻的描述有相同的能力,但HHT方法在异常信号的细节描述上更为清晰,从而为今后进一步的研究工作奠定了基础.     

井下地电阻率观测中地表电流干扰影响计算

本文把地电阻率台站地下介质简化为水平三层均匀介质模型,以点电流模拟地表干扰电流,针对对称四极观测装置,计算了在不同电性结构中的不同深度观测时,地表电流干扰源对对称四极装置地电阻率观测的影响,计算得到:地表干扰源对电阻率观测的影响取决于电性结构的类型和层参数、供电电极和测量电极的埋深以及避开干扰源的距离.本文研究结果对实施井下电阻率观测中台址电性结构的选择、电极埋深、干扰源避让距离等有参考意义.     

水平两层均匀介质中井下电阻率观测信噪比的理论计算

在点电源水平两层均匀介质模型下计算了在不同地电断面中观测时地表干扰电流源对观测的影响。得到:地表干扰电流源对地电阻率观测电势差的影响取决于地电断面类型和参数、供电电极和测量电极的埋深以及避开干扰源的距离。本文研究结果对实施井下电阻率观测中台址电性结构选择、电极埋深、干扰源避让有参考意义。     

城市垃圾填埋场的地震响应及稳定性分析

对典型构型填埋场的二维地震响应进行了详细计算,目的是考察不同强度地震动作用下填埋场的稳定性,评价影响填埋场稳定性的主要因素,及各因素之间的相对重要性。计算结果显示：（1）覆盖层的稳定性主要依赖于垃圾土的材料属性、填埋场高度、输入地震动的频谱特性、以及场地条件等参数;（2）衬垫层的稳定性取决于输入地震动的加速度峰值、卓越周期和填埋场的基本自振周期。     

2013年芦山M_S7.0地震前地电场变化特征研究

利用希尔伯特-黄变换方法对2013年芦山MS7.0地震前甘肃省平凉台、四川省成都台和云南省元谋台地电场观测资料进了分析研究。为增强对研究结果的说服力,还对平凉、成都和元谋地电场观测台站在正常时段变化情况,与地震发生前夕的处理结果进行了对比,对成都地电场观测台站在芦山MS7.0和汶川MS8.0地震前的变化情况也进行了对比分析,并得出:1希尔伯特-黄变换方法能够对地电场观测资料进行有效处理,处理结果简单直观;2在芦山地震前1~2个月地电场时频图出现能量增强现象,出现变化的周期范围约为90~1400h,能量最小变化幅度有3个数量级,最大变化幅度达到6个数量级;3通过上述三个地电场观测结果的对比,以及成都地电场观测结果的类比方式,大大提高了分析研究结果的可信度。在讨论部分,对地电场观测中能够观测到震前异常变化的可能性,从实验和数值模拟两个方面进行了相关论述。     

组合动力锚水动力特性数值模拟研究

作为海上浮式结构物的一种新型锚固基础,动力锚具有自安装、不受水深影响、适用范围广的特点。在动力锚的基础上研发的组合动力锚结合了动力锚自安装和板锚法向受荷的特点,具有安装快速、适用多种类型海床、承载效率高等性质。组合动力锚在水中自由下落时的水动力学特性（下落速度、方向稳定性等）会受到锚链、尾翼宽度和助推器质量等因素影响。若下落速度过小或方向稳定性过差,则会影响锚的安装成功率。采用计算流体动力学方法模拟流体对锚的冲击和锚在水中自由下落过程,以优化组合动力锚的尾翼尺寸;其次研究锚链作用力和助推器质量对组合动力锚下落速度和偏角的影响规律。计算结果表明：组合动力锚的拖曳阻力系数为0.45左右,尾翼宽度最优尺寸为翼板宽度的1.25倍。连接在锚眼处的锚链会减小组合动力锚的下落速度并加剧锚的偏转,需综合锚的下落速度和偏角来确定锚在水中下落高度。     

新型动力安装锚水动力学特性模型试验研究

相比于已有动力锚(鱼雷锚、多向受荷锚等),新型轻质动力安装锚借助助推器安装,具有质量轻、埋深大、承载效率高、在海床中下潜容易等特点。良好的水动力学特性(较小的拖曳阻力系数及稳定的下落垂直度)是确保动力安装锚准确、有效地安装到指定地点并贯入到设计深度的前提。通过4组10个工况的模型试验,研究了轻质动力安装锚的终端速度和拖曳阻力系数,及轻质动力安装锚和助推器的组合锚在水中自由下落时的方向稳定性。试验结果表明:优化后轻质动力安装锚的拖曳阻力系数为0.51~0.55,这有助于提高组合锚在水中的下落速度,从而提升组合锚的沉贯深度;增大助推器尾翼展弦比和选用轻质材料制作尾翼能减小组合锚的下落偏角,提高组合锚的方向稳定性。