A real-time, event-triggered storm surge forecasting system for the state of North Carolina

A new real-time, event-triggered storm surge prediction system has been developed for the State of North Carolina to assist emergency managers, policy-makers and other government officials with evacuation planning, decision-making and resource deployment during tropical storm landfall and flood inundation events. The North Carolina Forecast System (NCFS) was designed and built to provide a rapid response assessment of hurricane threat, accomplished by driving a high-resolution, two-dimensional, depth-integrated version of the ADCIRC (Advanced Circulation) coastal ocean model with winds from a synthetic asymmetric gradient wind vortex. These parametric winds, calculated at exact finite-element mesh node locations and directly coupled to the ocean model at every time step, are generated from National Hurricane Center (NHC) forecast advisories the moment they are inserted into the real-time weather data stream, maximizing the number of hours of forecast utility. Tidal harmonic constituents are prescribed at the open water boundaries and applied as tidal potentials in the interior of the ocean model domain. A directional surface roughness parameterization that modulates the wind speed at a given location based on the types of land cover encountered upwind, a forest canopy sheltering effect, and a spatially varying distribution of Manning’s–n friction coefficient used for computing the bottom/channel bed friction are also included in the storm surge model. Comparisons of the simulated wind speeds and phases against their real meteorological counterparts, of model elevations against actual sea surface elevations measured by NOAA tide gauges along the NC coast, and of simulated depth-averaged current velocities against Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) data, indicate that this new system produces remarkably realistic predictions of winds and storm surge.     

一个波浪破碎散射模型的改进

为了得到与实测数据更为一致的散射模型,对KHCC03散射模型进行了改进.研究了考虑波浪破碎影响的KHCC03散射模型的适用范围.研究结果表明,KHCC03散射模型在入射角为25°～40°范围内,模型结果与实测数据吻合较好,在入射角小于25°和入射角大于40°的情况下,模型结果与实测数据差异较大.针对这一问题,对KHCC03模型进行了改进,结果表明:与原KHCC03模型相比,改进后的模型结果与实测数据吻合程度明显提高.     

基于SODA资料的南海表层风能输入的空间分布与长期趋势研究

海面风不仅是驱动上层海洋运动的主要动力, 其能量也是维持海洋表层流动的主要机械能来源。为了分析南海表层流风能输入的变化, 用SODA(Simple Ocean Data Assimilation)(1901—2010)资料估算了风向南海表层流(表层地转流+表层非地转流)的能量输入。结果表明, 风向南海表层流、表层地转流和表层非地转流输入的能量总体均呈减少趋势, 110年间分别减小了约56%、65%和49%。导致风能输入减小的最主要因素是风应力的减弱(减小了35%)。由于南海受季风系统的控制, 风向表层流及其各成分输入的能量呈现出显著的季节性变化。冬季风能输入最强, 高值区位于南海西部及北部区域, 呈一个显著的“回力镖”状结构。这些结果对深入认识南海环流具有理论意义。     

基于人工神经网络的沿海风速多步预测研究

基于气象历史观测资料,将长短期记忆网络LSTM方法和Transformer模型结合提出了混合短期风速多步预测模型BLSTM TRA。以山东半岛南部沿海6个台站为研究区域,通过气象台站观测数据构建数据集。经与2018年ECMWF模式6 h预报结果对比分析,得出如下结论：构建的BLSTM TRA多步预测模型可大幅度降低风速误差,BLSTM TRA的1 h单步预测结果和ECMWF预报模式结果对比,其RMSE平均降低了58.9%,MAE平均降低了63.2%;风速误差和大风统计过程分析发现,BLSTM TRA模型具有一定的抗干扰能力,可以抓住短时大风等敏感信息,对于大风预报结果明显优于ECWMF模式和传统LSTM模型。     

台风“摩羯”和“利奇马”经渤海强度变化特征分析

利用FY 4水汽云图、NCEP/FNL资料、自动站资料和ERA Interim海温资料,分析入海增强台风“摩羯”（1814）和入海减弱台风“利奇马”（1909）经过渤海强度变化特征。结论如下：台风“摩羯”中心入海增强过程伴随着中高层冷空气侵入,冷空气深入“摩羯”云系中心,台风强度减弱并逐渐消亡。台风“利奇马”入海前冷空气已经侵入台风中心,台风入海后强度减弱,暖心结构变得不对称,低层有清晰的斜压特征。“摩羯”入海前渤海上空为强辐散区,“利奇马”入海前渤海上空为弱辐合场,北上前进方向出现高空辐散有利于台风加强。台风登陆前垂直风切变与台风强度反位相分布,北上后台风垂直风切变与台风强度同位相分布。“摩羯”入海后水汽通道出现断裂,其入海增强更多依赖于热力条件和动力条件。“利奇马”水汽通量和水汽通量散度源于自身环流的贡献。台风“摩羯”入海后潜热加热率激增,“利奇马”低层维持弱潜热加热直至台风消亡。     

离心场中风力电机桩基复杂加载测试设备的研制

桩基础是近海风力发电中经常采用的基础形式,承受着包括低频风循环荷载在内的复杂荷载组合。为了采用离心模型试验来研究风机桩基础特性,研制了离心场中风机桩基础复杂加载测试设备。该套设备除了可以施加水平向和竖向静力荷载外,还实现了离心场中长时间低频率的水平循环加载,并能够实现多种荷载同时或者先后施加。通过一系列测试试验,验证了该套设备的有效性,满足离心模型试验中对模拟风机桩基础的复杂荷载要求。初步试验结果表明,桩顶水平位移随着水平荷载循环周数的增加而增大,但增长速率逐渐减小,至一定周数后,桩顶位移趋于稳定,土体变形主要集中在桩周一定区域内     

Soil Loss by Wind Erosion for Three Different Textured Soils Treated with Polyacrylamide and Crude Oil, Iraq

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＬａｒｇｅａｒｅａｓｏｆａｒｉｄａｎｄｓｅｍｉａｒｉｄｒｅｇｉｏｎｓｏｆｔｈｅｗｏｒｌｄａｒｅａｆ ｆｅｃｔｅｄｂｙｗｉｎｄｅｒｏｓｉｏｎ .Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ 2 8.4%ｏｆｔｈｉｓａｒｅａａｒｅａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｓｅｖｅｒｅａｎｄｖｅｒｙｓｅｖｅｒｅｗｉｎｄｅｒｏｓｉｏｎ (Ｋａｔｅｓｅｔａｌ.,1977) .ＩｎＩｒａｑ ,ｔｈｅａｒｉｄａｎｄｓｅｍｉａｒｉｄｒｅｇｉｏｎｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｎｅａｒｌｙ 75%ｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｌａｎｄ .5 0 %ｏｆｔｈｉｓｌａｎｄｉｓｓｕｂｊｅｃ…     

沙漠公路风蚀破坏规律的数值模拟研究

通过Fluent软件对沙漠公路的风蚀破坏规律进行数值模拟研究。分析公路不同横断面时风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程,确定路基(堑)高度、边坡坡率和路面宽度等公路断面设计参数对风沙流扰动的影响,提出沙漠公路路基(堑)风蚀破坏规律。结果表明：路面宽度的改变对路基沿程风速变化影响较小,各特征点处风速变化小于5%。路基(堑)高度和边坡坡率对风沙流扰动的影响较大。随路基(堑)高度增加,风沙流流场的扰动被增强,路基(堑)风蚀破坏越显著,当边坡坡率为1:1时,路基模型高度250 mm时的迎风路肩风速为模型高度60 mm时的 1.15倍,其背风坡脚风速降低45%;路堑模型高度250 mm时的背风堑顶风速为模型高度60 mm时的1.05倍,迎风堑脚处风速降低高达80%。建议沙漠公路宜采用中低路基(堑),不宜高填深挖。当路基(堑)高度一定,边坡坡率为1:1.75或1:2时,路基(堑)沿程风速变化平缓,沙漠路肩不易被吹蚀破坏;路堑中堑脚位置处不易出现堆积。其结论与室内风蚀风洞试验结果有很好的一致性     

浅谈海洋风电勘察安全风险控制

海洋风电勘察不同于陆地,钻探要依靠水上平台,为了确保海洋勘察施工的安全,应考虑各种危险有害因素,及有效评估安全风险,再通过编制一系列的安全措施予以防范,以确保海洋勘察施工的需要。     

基于碎屑锆石特征的雅鲁藏布江山南宽谷风成沙丘物源示踪

雅鲁藏布江河谷（尤其是"一江两河"区域）风沙化较为严重,制约了当地社会经济的可持续发展,追踪河谷风沙来源对当地风沙治理意义重大。本研究聚焦于拉萨贡嘎机场附近的山南宽谷风沙地貌,采集2个河沙、3个风成沙丘和1个坡积物样品,以及引用前人研究的2个河沙样品。基于碎屑锆石U-Pb年龄及微量元素地球化学特征,进行沙源示踪研究,旨在为当地风沙治理提供科学依据。对360颗锆石进行LA-ICP-MS U-Pb定年,获得322个谐和年龄。分析结果表明,河沙、风成沙丘及坡积物样品碎屑锆石U-Pb年龄分布特征高度相似,主要峰值与冈底斯岩浆弧新生代的两期岩浆活动一一对应;非矩阵多维标度统计技术（MDS）分析也证实了样品与冈底斯岩浆弧有良好的亲缘性;地球化学判别图解显示锆石具有亏损轻稀土元素、富集重稀土元素、明显正Ce异常和明显负Eu异常的特征,亦指示其岩浆成因,表明冈底斯岩浆弧为沙丘、河沙与坡积物中碎屑锆石的主要来源。依据不同类型样品碎屑锆石年龄对比以及锆石年龄相似程度对比,结果发现：1）雅鲁藏布江地区风沙地貌主要是由于枯水季河床水位下降,导致河岸和河漫滩出露地表,就地起沙吹扬到山坡上所形成;2）研究区河沙并非主要从上游搬运而来,更多是拉萨河搬运汇入的泥沙。依据沙源分析结果,欲解决河谷风沙化问题,首要应在河岸和河漫滩种植适宜当地气候的耐旱植物固定河床上的泥沙,这是最直接有效的手段。