自适应顺序采样Kriging方法及其在增量动力分析中的应用

复杂结构的增量动力分析（IDA）对于结构的抗震设计和分析有着重要意义,但需对结构进行大量的非线性时程分析,计算量成本高。本文结合Kriging元模型和自适应顺序采样并用于结构增量动力分析以提高其计算效率和精度,其中:Kriging元模型用于预测结构的地震响应,顺序采样根据候选点的熵值补充非线性时程分析逐步增加Kriging模型的预测精度。借助本文方法,IDA曲线可通过少量的时程分析实现较高的精度。为了校验本文方法的可行性与有效性,对二层和九层钢框架结构模型应用直接IDA、hunt&fill方法和本文方法分析并比较了上述三种方法的计算误差、计算效率和IDA曲线差别。在此基础上本文将自适应顺序采样Kriging方法用于考虑结构不确定性参数的IDA分析,并和传统的蒙特卡洛方法进行比较。结果表明:该方法具有较高的计算效率,可以保证IDA曲线的精度。     

利用探空风资料研究我国中低空风速变化规律

利用全国93个探空站1981—2014年中低空5个高度层(500、1 000、1 500、2 000、3 000 m)的探空风资料,分析各高度层累年平均风速及累年逐月平均风速并绘制全国年平均风速空间分布图,并对趋势性和周期性特征进行分析。结果表明:(1)东北地区风速最大,尤其是长白山附近,其余地区平均风速由沿海向内陆、由东向西逐渐减小,四川盆地附近最小;(2)各地区(站)年平均风速均随高度增加而增加,其中冬季风速随高度迅速增大,夏季风速随高度变化增加缓慢,2 000、3 000 m高度冬季风速远大于夏季风速;(3)东北和华东地区5个高度层的年平均风速均呈减小趋势,但只有东北地区500 m高度通过了0.05显著性检验,其余5个地区5个高度层的年平均风速既有增大趋势也有减小趋势,只是减小趋势及其通过显著性检验的站数略多;(4)各地区不同高度年平均风速的周期均在2~6 a,准2 a周期主要发生在1980年代,准4 a周期主要出现在1990年代后期至2000年代初。     

1960-2009年武汉城区与郊区气候季节变化

利用1960-2009年武汉城区与郊区气象站逐日平均气温资料,采用相同气候季节划分方法,系统分析武汉城区与郊区气候季节起始时间、季节长度的变化趋势及其差异。结果表明：1980-2009年,武汉城区入春、入夏时间比郊区分别提前10 d和5 d,入秋、入冬时间城区比郊区推迟;武汉夏季长度城区比郊区长12 d,冬季、春季长度城区比郊区短6 d和5 d。1960-2009年武汉四季平均起始时间城区与郊区差别较小,但四季最早、最晚出现时间年际差别较大;武汉入春、入夏时间城区与郊区均提前,入秋、入冬时间均推后,但城区四季变化较显著,郊区仅入秋变化显著;武汉城区夏季长度呈极显著延长,冬季长度呈较显著缩短,城区春季、秋季及郊区四季长度变化均不显著。2000-2009年武汉城区与郊区季节起始时间和季节长度的变化较大,这是因为近10 a武汉作为中部地区崛起的支点,城区发展迅速。     

利用Logistic回归方法的高速桥（路）面结冰风险等级预警模型

为提升湖北省高速公路交通气象预报服务能力,丰富高速公路沿线桥、路面结冰预警预报产品,开展特色专业气象服务,利用武英高速凤凰关交通气象站2009—2011年3年冬季桥、路面温度观测数据,基于Logistic回归模型解析了桥、路面结冰温度条件频率随环境气温的变化规律,建立了道路结冰温度条件风险概率模型,并由此构建了武英高速桥(路)面结冰风险等级预警模型,得到以下结论。武英高速公路桥面先于路面结冰的临界环境气温存在2℃差效应,桥(路)面结冰温度条件的低、中、高风险频率对应环境气温3基点为1℃(-1℃)、-0.6℃(-2.7℃)、-2.2℃(-4.4℃)。环境气温降低到0.3~-1.6℃(-1.7~-3.8℃)是武英高速桥(路)面结冰频率变化的快增期,-0.6℃(-2.7℃)左右是桥(路)面结冰频率变化最敏感基点。研究以等级形式发布武英高速公路桥、路面结冰风险预警产品,用户可根据条件主动选择防范或规避风险。     

黄石、大冶两邻近地区设计雨强差异的原因分析

利用水平距离约23.7 km、年降水量相近的黄石和大冶气象站多年分钟降水资料,根据相关规范,分别推算黄石、大冶两市暴雨强度公式各参数,并分析两市设计雨强存在差异的原因。结果表明:(1)根据公式推算结果,在重现期0.5~100 a黄石各历时雨强(5~120 min)均大于大冶,最大可达27.34%;(2)黄石平均年降水量略小于大冶,但最大年降水量、最大月降水量、最大日降水量、平均年暴雨日数均大于大冶的相应值;(3)对经过年多个样法选样后的降水量样本进行分析:除了第一个最大降水量的多年平均值黄石偏大,其余7个次大值大冶略大。黄石前8个最大降水量算出的标准偏差约为大冶的1.4倍。综合可见,短历时降水量的偏大是黄石设计雨强结果偏大于大冶的原因,设计雨强结果对样本的第一个最大雨量值以及标准偏差更为敏感。     

ZQZ Ⅱ1型自动气象站采集器故障检修方法

针对几年来湖北省ZQZ-Ⅱ1型自动气象站采集器出现的故障及修复情况,分别介绍了采集器电源、面板、主板等部位的故障检修,着重介绍了自然损坏及雷击损坏的检修方法。根据实际电路绘制了电源部分的原理图及各传感器与采集器主板芯片连接框图,按图检修就能很快找到故障部位。并提供了在没有专业工具的情况下,如何拆卸多层电路板芯片的方法。通过几例检修实例,进一步分析说明故障原因及检修方法。对于为什么从风杆引入的雷击会造成主板芯片大面积损坏的原因作了分析判断并提出了改进的方法。     

宽肢薄腹H形截面钢柱的滞回性能

根据宽肢薄腹构件的特点，完善了多弹簧非线性数值分析模型；通过试验以对比验证了模型的适用性；根据试验和数值计算结果，对这类构件的滞回性能进行了分析；提出在抗震设防区的多层钢框架结构中应用宽肢薄膜构件的可行性。     

自动观测与人工观测的短历时雨量差异分析

利用湖北省内黄石等11个国家气象站2005—2007年自动观测、人工观测同期分钟雨量数据,分别逐年滑动提取5、10、15、20、30、45、60、90、120、150、180 min这11个短历时的最大雨量值及开始时间。从时间偏差、雨量偏差、设定时间偏差范围三方面分析两种观测下的短历时雨量差异,并利用分析结果建立了自动观测、人工观测短历时雨量关系方程。结果表明:(1)从自动观测、人工观测分钟数据中提取短历时雨量时,对降水过程判断基本一致,选取同一降水过程,各降水历时70%以上样本数据的开始时间偏差基本在0~10 min。(2)各历时自动观测、人工观测短历时雨量提取结果比较吻合,两者雨量偏差范围在±10%以内的情况占样本总数的68.6%,且自动较人工观测短历时雨量偏大的情况居多,占样本总数的60.9%。(3)设定时间偏差范围为0~5 min,自动观测、人工观测短历时雨量提取结果非常吻合。将时间偏差缩小到0~2 min,吻合度进一步提高。(4)分别建立了11个降水历时自动观测、人工观测短历时雨量关系方程,两套数据相关系数达到0.92以上,自动观测、人工观测短历时雨量变化非常一致。     

基于探空风资料的大气边界层不同高度风速变化研究

利用1981—2014年我国资料齐全的93个高空气象观测站(距离雷达300、600、900 m高度)的探空风资料,按照气象地理区划,借助GIS分析了边界层内不同高度风速及其趋势的时空变化,得到以下结论:300～900 m,东北和华北地区累年平均风速较大,西南和西北地区累年平均风速较小;边界层内各高度同一地区平均风速的月变化趋势基本一致,但各地区季节风速变化不同,同一地区月平均风速的年较差随高度上升而增大;300 m.各地区年平均风速均显著减小:在600和900 m.华北、西北、华中地区年平均风速呈增加趋势,东北地区年平均风速呈减小趋势,但均未通过显著性水平检验;各高度年平均风速空间分布均为东北地区较大,尤其大兴安岭和东北平原地带;从沿海到内陆,由东至西风速逐渐减小;在300 m.全国年平均风速以减小趋势为主;在600 m,全国大部分地区年平均风速呈增加趋势,尤其是中部、西北和华东沿海地区;在900 m高度,全国年平均风速变化趋势呈现由边界向内部的包围态势,中心地区呈增加趋势,边界地区均呈减小趋势,但是通过显著性水平检验的地区不多。     

武汉大气能见度与PM2.5浓度及相对湿度关系的非线性分析及能见度预报

武汉作为中部地区高湿度代表城市,大气污染严重,霾天气多发,但有关该地区大气能见度与PM2.5浓度及相对湿度(RH)的定量关系尚不明确。利用2014年9月—2015年3月武汉地区逐时能见度、相对湿度及颗粒物质量浓度观测数据,研究分析了武汉大气能见度与PM2.5浓度及相对湿度的关系,并进行能见度非线性预报初探,得到以下结论:武汉霾时数发生比例高,霾的发生和加重是能见度降低的主要原因;能见度降低伴随大量细粒子产生和累积,这是武汉大气能见度恶化的重要诱因。细颗粒物浓度与相对湿度共同影响和制约大气能见度变化,高湿高浓度时能见度显著下降,湿情景下(RH≥40%),能见度恶化主要是由湿度增高诱使细颗粒物粒径吸湿增长导致其散射效率增大造成的。当RH >90%时,能见度随湿度升高成线性递减,相对湿度每升高1%,武汉平均能见度降低0.568 km。而干情景下(RH2.5质量浓度升高。在城市大气细粒子污染背景下,能见度与相对湿度成非线性关系,这主要与PM2.5对能见度的影响及吸湿性颗粒物的散射效率变化有关。PM2.5浓度与能见度成幂函数非线性关系,80%≤RH2.5浓度对能见度的影响敏感阈值是随着湿度升高而减小的,干情景下能见度10 km对应的PM2.5浓度阈值为70 μg/m3,湿情景下该阈值为18—55 μg/m3。当PM2.5质量浓度低于约40 μg/m3时,继续降低PM2.5可显著提高武汉大气能见度。预报试验表明,基于神经网络方法建立大气能见度非线性预报模型是可行的,预报能见度相关系数为0.86,均方根误差为1.9 km,能见度≤10 km的TS评分为0.92。网络模型具有较高预报性能,对霾的判别有较高准确性,为衔接区域环境气象数值预报模式,建立大气能见度精细化动力统计模型提供参考依据。