海雾生成过程中平流、湍流、辐射效应研究

推导出一个相对湿度方程，分析了在海雾生成过程中平流、湍流和辐射的效应。     

海雾生成过程中平流、湍流、辐射效应研究

推导出一个相对湿度方程,分析了在海雾生成过程中平流、湍流和辐射的效应.     

海雾的数值模拟试验

采用二维数值模式,对海雾进行了数值模拟,通过不同海洋气象条件下进行的数值试验,初步揭示了海雾的生成与时空变化规律,并对其生成机制进行了初步探讨.     

沙尘辐射效应对海陆风环流影响的数值试验

本文采用二维中尺度模式,并结合沙尘气溶胶模式研究了当沙尘暴袭击海岸时,沙尘的辐射效应对海陆风环流的强迫作用.结果表明:沙尘的辐射效应对海陆风环流的发展、变化、消亡有着重要的影响,沙尘暴区移到海陆上空不同的位置,沙尘对海陆风环流的辐射强迫作用是不同的.     

一次冬季平流辐射雾过程的观测分析及数值模拟研究

对2003年12月23-24日发生在黄海、渤海沿海的一次大雾过程进行了观测分析和数值模拟研究.这次大雾期间,从近海到内陆,大雾影响面积约10万km2,部分地区能见度不足200m,给海陆空交通造成严重影响.首先利用各种资料对这次大雾的生消演变过程进行了分析,认为这是一次典型的发生在海陆交界处的冬季平流辐射雾.然后利用RAMS(Regional Atmospheric Modeling System)模式模拟了本次大雾过程,计算得出了大气的水平能见度分布和云水混合比的垂直分布,结果表明,在雾区形状、雾生消时间以及雾的厚度上,模拟结果与观测资料比较一致.     

基于图卷积的一维平流方程空间离散化数值求解加速方法

本文提出了一种基于图卷积神经网络的偏微分方程空间离散化数值求解加速方法，并将该方法应用于求解一维平流方程的研究中，实现了一维平流方程的加速求解。并设计了基于图卷积的一维平流方程空间离散化神经网络模型(GCPNN),其在物理先验知识指导下基于图模型利用空间图结构特征进行一维平流方程空间离散化求解加速方案建模，在构建图结构关系过程中，基于物理先验知识建立邻接矩阵，利用邻接矩阵融合了全局信息，从而实现了一维平流方程的加速求解。并且通过设计对比实验和消融实验验证了基于GCPNN的求解器相较于基线求解器和CNN求解器在求解精度和计算成本方面的优势，且验证了加入物理先验知识指导及全局信息融合的有效性。     

湖／陆风过程中湍流摩擦作用的数值分析

本文利用一个湍流能量闭合的二维原始方程模式分析讨论了湍流交换对湖／陆风过程的影南。文中较详细地介绍了湍能闭合方法．分析了在湖(陆)风发展的不同阶段湍流交换强度的分布特征并讨论了大尺度风场对湍流交换系数场的影响。     

沿岸海域三维斜压场的数值模拟 Ⅱ、渤海湍流能量数值计算

研究建立渤海海域三维斜压场的湍流能量模型。对计算网格无法分辩的湍流运动，引入湍流能量求得垂向动量、质量及能量交换系统，从而形成封闭的湍流运动方程组。定量地计算了湍流能量、湍流速度及有风、无风状况下湍流能量的垂直分布等，探讨了湍流运动对潮波运动的影响。     

象山港潮波响应和变形研究 Ⅲ.潮滩位置和平流效应对M4分潮的作用

通过半封闭矩形理想海湾的潮波运动数值模拟,分析了潮滩及平流效应对M₄分潮的生成和增长的影响.结果说明潮滩的作用不但依赖本身的规模和湾内潮波非线性的强弱,而且与潮滩在湾内所处位置关系很大.在存在M₄分潮共振的海湾中,平流效应可以抑制共振对M₄分潮的放大作用.     

海啸波传播的线性和非线性特征及近海陆架效应影响的数值研究

浅水方程被广泛应用于海啸预警报业务及研究,而针对线性浅水方程与非线性浅水方程在不同海区水深地形条件下的适用范围、计算效率问题是海啸研究人员急需了解的。本文应用基于浅水方程的海啸数值预报模型就海啸波在南海、东海传播的线性、非线性特征以及陆架对其传播之影响进行了数值分析研究。海啸波在深水的传播表征为强线性特征,此时线性系统对海啸波幅的模拟计算具有较高的精度和效率,而弱的非线性特征及弱的色散特征对海啸波幅的预报影响甚微,可以忽略不计。海啸波传播至浅水大陆架后受海底坡度变化、海底粗糙度等因素影响,波动的非线性效应迅速传播、积累,与线性浅水方程计算的海啸波相比表现出较大差异,主要表现为:在南海区,水深小于100m时,海啸波首波以后的系列波动非线性特征比较明显,两者波幅差别较大,但首波波幅的区别不大,因此对于该区域在不考虑海啸爬高的情况下,应用线性系统计算得到的海啸波幅也可满足海啸预警报的要求;在东海区由于陆架影响,海啸波非线性特征明显增强,水深小于100m区域,首波及其后系列波波幅均差异较大,故在该区域必须考虑海啸波非线性作用。本文就底摩擦项对海啸波首波波幅的影响进行了数值对比分析,结果表明:底摩擦作用对海啸波首波波幅影响仅作用于小于100m水深。最后,该文通过敏感性试验,初步分析了陆架宽度及陆架边缘深度对海啸波波幅的影响,得出海啸波经陆架传播共振、变形后,海啸波幅的放大或减小与陆架的宽度及陆架边缘水深有关。     

Effects of advection, turbulence and radiation on formation of seafog——A theoretical analysis

Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｄｖｅｃｔｉｏｎ,ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅａｎｄｒａｄｉａｔｉｏｎｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｓｅａｆｏｇ──ＡｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓＫｅｙｗｏｒｄｓＲｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙｅｑｕａｔｉｏｎ,ａｄｖｅｃｔｉｏｎ,...     

台风Haitang(0505)登陆过程地形影响的数值模拟试验

以2005年严重影响我国的登陆台风Haitang为研究对象,在用MM5模式成功模拟台风登陆前后路径、强度、降水以及结构特征的基础上,通过地形敏感性试验,分析了地形对台风的影响及其机理。结果表明:台风在经过台湾及其后在福建登陆期间的异常路径是地形诱生低压发生发展的结果;在降水强度上东部沿海特殊地形对台风北侧东南气流的辐合抬升使得暴雨增幅度1倍以上;地形对台风强度也有一定影响,约为4～5hPa。通过对有无地形影响时台风结构的比较发现地形影响主要在低层,使得高度场分裂两个中心,低层台风主体受山脉阻挡在位置上落后于高层。分析还发现台风登陆前夕移动方向西侧相当位温向西倾斜也可能与地形有关。     

青岛地面太阳总辐射变化特征及影响因子分析

利用青岛市2003年8月~2011年8月的太阳辐射观测资料及常规气象地面观测资料,采用双标图分析、相关分析等统计方法,研究了地面太阳总辐射的变化特征及其影响因子。结果表明:青岛地面太阳总辐射呈现春季最大,夏秋季次之,冬季最小的季节变化特征;大气透射率夏季最小,其他3个季节相差不大。双标图分析及相关分析表明:总云量、能见度及相对湿度是辐射的主要影响因子,其中总云量对辐射变化起重要作用,能见度次之,相对湿度的影响最小。云对辐射有强的衰减作用,且低云的影响相对中高云大;实际大气中相对湿度和能见度对辐射的影响主要反映在两因子对云量的影响上,排除云的影响后相对湿度和能见度对辐射的衰减相对小,且不同云量条件下表现不同,云量较大时透射率随着相对湿度和能见度的变化较为明显。青岛地面太阳辐射受风向影响明显,盛行风为东南风的情况下,大气透射率较盛行风为西北风的情况下要小,且冬、春、秋3季节的大气透射率受风向影响大,夏季受风向影响小。     

台风Haitang(0505)登陆过程地形影响的数值模拟试验

以2005年严重影响我国的登陆台风Haitang为研究对象,在用MM5模式成功模拟台风登陆前后路径、强度、降水以及结构特征的基础上,通过地形敏感性试验,分析了地形对台风的影响及其机理。结果表明:台风在经过台湾及其后在福建登陆期间的异常路径是地形诱生低压发生发展的结果;在降水强度上东部沿海特殊地形对台风北侧东南气流的辐合抬升使得暴雨增幅度1倍以上;地形对台风强度也有一定影响,约为4～5hPa。通过对有无地形影响时台风结构的比较发现地形影响主要在低层,使得高度场分裂两个中心,低层台风主体受山脉阻挡在位置上落后于高层。分析还发现台风登陆前夕移动方向西侧相当位温向西倾斜也可能与地形有关。     

A Study of the Performances of Different Turbulence Schemes in Numerical Simulation of Hydrodynamics of a Semi-Closed Sea (Persian Gulf)

Complex process of turbulent mixing in Persian Gulf that is a semi-closed sea makes it a good media to test the performance of different turbulence schemes. In this research, we used the 3D ocean model COHERENS (COupled Hydrodynamical Ecological model for REgioNal Shelf seas) for the Persian Gulf with the open boundary in the Hormuz Strait. Of the turbulence schemes for the vertical diffusion available in the COHERENS, we tested four models to investigate the hydrodynamic characteristics of the Persian Gulf. The results show that all of the schemes presented the sea surface salinity (SSS) distribution rather accurately but the k-l and flow-dependent models results have better agreements with observations. The most noticeable difference between the results of four schemes is the differences found in the simulation of turbulent parameters. The turbulent closure schemes generally provide better results, but the algebraic schemes show turbulent parameters far from reality and they do not show substantial changes with time. Generally, the vertical structures of turbulence in the water basins and parameterization of turbulence in water column is very sensitive to the selection of the type of the turbulence scheme. However, large-scale structures that take place within the inflow and outflow area are approximately quasi-horizontal, and the vertical small-scale turbulence does not affect them as much. As a result, they show less sensitivity to the performance of various turbulence schemes.     

Influence of Turbulence Intensity and Turbulence Length Scale on the Drag, Lift and Heat Transfer of A Circular Cylinder

Influence of the turbulence intensity and turbulence length scale on the hydrodynamic characteristics and heat transfer of a circular cylinder, streamlined by a viscous fluid flow, is numerically studied. We take the Reynolds number of the oncoming flow equal to 4×10⁴, the turbulence intensity Tu_f and the dimensionless turbulence length scale L_f varying from 1.0% to 40% and from 0.25 to 4.0, respectively. We confirmed that the increase of Tu_f leads to the suppression of the periodic vortex shedding from the cylinder surface, and as a result the stationary mode of streamlining is formed. Consequently, with the increasing turbulence intensity directly in front of the cylinder Tu^*, the amplitude of the lift coefficient decreases monotonically. Nevertheless, the time-averaged drag coefficient of the streamlined cylinder decreases at Tu^*<6.0%, and increases at Tu^*>9.0%. The dependence of the average Nusselt number on Tu^* is near-linear, and with the increasing turbulence intensity, the Nusselt number rises. However, the change of the average Nusselt number depending on L_f is non-monotonic and at L_f=1.0, the value reaches its maximum.     

Application of Two Turbulence Closure Schemes in the Modelling of Tidal Currents and Salinity in the Hooghly Estuary

This paper has two purposes. The first is to study the circulation and salinity in Hooghly Estuary, along the east coast of India and the second is to compare the performance of two turbulence closure schemes by modelling it. A breadth averaged numerical model using a sigma co-ordinate system in the vertical is briefly described. Vertical diffusion of momentum and salt are parameterized by a simple first-order turbulent closure or by a one equation model for turbulent kinetic energy (TKE) which uses a specified mixing length. The results are compared with the available neap and spring tide observations along the estuary for both low and high discharge periods.The computed elevations and currents are in reasonable agreement with the observations showing no major differences in vertical current profiles by both the turbulent schemes. However, there is a slight under-prediction of bottom currents. The salinity profiles predicted by TKE model show better matching with observations. Statistical tests are also conducted to study the comparative performance of the turbulent closure schemes. The maintenance of two layer structure in residual currents and salt variability are also studied by using the model.     

A BFG model for calculation of tidal current and diffusion of pollutants in nearshore areas

ＡＢＦＧｍｏｄｅｌｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｉｄａｌｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｄｉｆｆｕｓｉｏｎｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｉｎｎｅａｒｓｈｏｒｅａｒｅａｓ￥ＳｈｉＦｅｎｇｙａｎ；ａｎｄＺｈｅｎｇ；Ｌｉａｎｙｕａｎ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ...