青藏高原东南部低涡的初步模拟实验

青藏高原东南部低涡,是中国西南地区的低压天气系统,它的发展和移动常引起下游地区的大暴雨,对中国东部地区影响较大。本文试用流体转盘模拟实验方法研究了青藏高原东南部的低涡,实验表明,青藏高原地形对西风流场有巨大的阻挡与扰动作用,造成高原附近具有显著特征的槽脊系统,在高原西部上空产生反气旋性流场,在高原的东南部尾流中产生气旋性流场。同时,整个高原作为热源,特别是高原东南部对大气的热力作用,和横断山脉的动力摩擦作用,使得高原东南部最容易产生低压涡旋。而高空急流的位置对低涡的移动和发展关系也很密切,涡旋沿急流方向移动,并从急流基本流场中取得能量,使涡旋维持和发展,此外,对从高原西部向东移的涡旋也进行了模拟试验。     

青藏高压移动的模拟试验及其在夏季形势预报中的应用

本文是资料[1]的继续,模拟了青藏高压的移动。它的活动方式有二:一是没有外界影响下,它自身的摆动,这种摆动振幅不大。二是在与外界相互作用下,它的活动振幅才比较大。其原因有以下几种: (1)西风带加强,可以使青藏高压南移和东伸;东风带加强,可以使它北移和西伸。 (2)下游加热可以使它东伸,上游加热可以使它西伸。 (3)青藏高压的主要活动都伴随着大型环流的演变。它的大规模东移是由于70°E以东高原上空冷槽的爆发。 试验结果得到了实际天气的检证。     

青藏高原上空夏季温度场及大型对流系统的模拟实验

本文用模拟实验方法研究了青藏高原春夏季大型对流系统。得到以下结果: 1.在加热的高原模型上存在着层结不稳定的流体,其中形成水平尺度约为“高原”的1/7至1/5、周期约为惯性周期的1—2倍的大型对流系统。它是把“高原”近地层的加热输送到高空去的主要成员,热量从强对流区输送到高空后,再辐散到四周地区。因此,在“高原”及其邻近地区的上空形成一层温暖的流体,对温度层结分布起重要作用。 2.这种大型对流系统对“高原”上空的大型温度场和流场的形成和维持有重要作用。 3.此外,还对比了转台转速为零和转速不为零时的情况。     

盛夏青藏高原低涡发生发展的初步研究

本文应用斜压适应和高原加热作用的原理,研究了高原北侧低涡发展东移时高层辐散的形成和维持机制.认为高原西南部大的地气温差通过湍流和对流加热对流层大气后,经西南气流输向高原东北部,促使高原上200毫巴暖脊发展,脊顶西风急流增强,在强西风中心东南侧形成超地转风.当下层为准或次地转风时,则在该区产生超热成风,通过温度场向流场热成风调整适应后,出现暖平流.高空冷槽东移又不断破坏适应过程,使超热成风区及其派生的暖平流东移增强,凝结加热促使暖脊进一步发展,高层位势增高,变压风使高空辐散区东移加强.文中还定性地讨论了高原低涡发展的能源和能量转换方式.据此,我们认为高原低涡的预报方案既要考虑高原近地面生涡高频区的局地热力条件,又要根据长波位置预报外来影响系统的移动和发展.     

光化-动力耦合重力波模式及其应用——Ⅰ. 模式的建立

利用数值模拟的方法研究了大气重力内波传播的扰动对中间层上部和低热层大气化学成分分布的影响. 着重探讨非线性、可压缩的二维光化-动力耦合重力波模式的建立、计算方法以及模式正确性分析. 该模式考虑了光化学反应产生的非绝热效应以及重力波对大气化学反应和对化学成分输运的影响. 模式在水平方向利用拟谱方法,对垂直方向和时间采用有限差分方法, 并利用FICE方法对模式求解. 对小振幅波动的模拟结果与线性重力波理论结果符合得很好, 证明了该模式算法的正确性, 它表明拟谱法和有限差分法相结合是大气重力波模拟研究的有效的、并且计算量较小的方法之一.     

旋转大气中运动的非线性相互作用和旋转适应过程

本文研究了在引力场和旋转力场中流体运动的基本规律性,提出“旋转适应”概念,证明在一定条件下有“旋转适应过程”,即运动最终趋向于轴对称带状环流状态,但在另一些条件下,则不可能有完全的适应,例如存在多个涡旋中心则永远不可能演变成轴对称环流,旋转适应过程可以解释大气运动中有“负粘性”、能量集中过程以及由低指数环流向高指数环流转换的过程。其次,文中指出高空强涡旋中心和地面上平流区的配置是决定中长期天气演变过程的主要因子,文中还讨论了能量沿不同尺度运动的转移过程,指出Fjφrtoft的结果不能直接应用,旋转大气运动不具有各向同性。     

孤立子型热源强迫与大气和海洋流场的奇异响应

运用非线性动力学分析方法,对一个广义的地球流体动力学正压准地转模式中,局地热源强迫对大气和海洋流场产生的响应结果,进行了解析研究.发现热源扰动和响应流场之间存在很好的对应关系:两者具有类似的分布模态,且孤立子型的响应流场要比孤立子型的热源强迫范围大得多,即"狭窄"的热源扰动可能导致"宽广"的流场响应;强迫热源的特殊结构有可能导致大气或海洋流场出现奇异响应,从而使大气或海洋环流发生异常(如大气阻塞现象);中、高纬地区的大气和海洋流场对热源强迫的响应要比低纬地区显著得多.上述结果与中、低纬大气试验和观测资料的研究结果相符,可部分解释地球流体中,局地热源异常可能导致的环流异常现象.     

热源强迫的边界层低涡解及其应用

考虑边界层低涡为受非绝热加热和摩擦强迫并满足热成风平衡的轴对称涡旋系统,采用Boussinesq近似,通过求解柱坐标系中涡旋模式的初值问题,分析了热源强迫对低涡流场结构的影响．结果表明:热源强迫对低涡的流场结构有重要影响,并且这种影响的具体表现形式与加热的径向分布有密切关系．对边界层涡旋解讨论的结果可以解释青藏高原低涡系统的某些重要结构特征．     

中国西藏南部珠穆朗玛峰地区地质构造特征以及青藏高原东西向诸山系形成的探讨

本文主要总结阐述了我国西藏南部珠穆朗玛峰地区的地质演化,包括地层发育情况和地质构造发展等。在此基础上,结合有关资料又讨论了从喜马拉雅山到阿尔金山的青藏高原褶皱山系的形成。根据地质和地球物理资料综合分析初步认为,从南往北造山作用时代的递增,说明青藏高原东西向山脉可能是几次相继消减阶段的结果。在每次造山作用时,南面的一个板块与古老的亚欧板块相碰撞,并插到古老的亚欧板块下面。     

涡度方程的时空客观分解与副热带高压的突变与分岔

为了分析研究副热带高压异常活动的动力学机理,基于热力强迫和涡动耗散效应的大气偏微涡度方程,采用Galerkin方法进行方程的时-空变量分离,针对常规方法在空间基函数选择中存在的主观人为性,提出从实际资料场序列中用经验正交函数(EOF)分解与遗传算法结合客观反演空间基函数的思想.选择一组三角函数族作为广义空间基函数,以该基函数与EOF典型场的误差最小二乘和基函数间的完备正交性构造双约束泛函,再引入遗传算法进行空间基函数曲面拟合和系数优化,反演得到客观合理的副热带高压常微动力模型.最后,基于所得非线性动力学模型,对热力强迫作用下的副热带高压的动力学行为和机理进行了分析和讨论,发现太阳辐射加热和纬向海陆热力差异是影响副热带地区位势和流场变化从而导致副高强弱变化和中期进退活动的重要因素,前者以渐变为主;后者则更多表现出突变的特性.通过分析,得到了一些有意义的结果.     

大气潮汐运动对大气电性能的影响

本文详细考察了大气潮汐振荡所产生的大气电学扰动。从而说明了中性大气状况对大气电性能的耦合影响。结果表明,大气潮汐振荡产生的大气密度波动所导致的大气电离率的波动,在35kin以下不到1％,而40km以上则有4％左右的相对起伏,大气潮汐能导致大气导电率幅度比电离率起伏更小的相对起伏,只有45km以上的相对改变量才超过1％,且其符号与电离率相反,潮汐发电机区所产生的电离层电位的周日变化能够造成中、低层大气晴天垂直电场有百分之几的相对变化,大气潮汐振荡所引起的导电率和电场的波动,连同潮汐风场所造成的对流电场一道能产生出最大幅度达百分之几到百分之几十的大气垂直电流的相对起伏,本文所述的公式和分析方法,原则上也可用于计算其他原因所造成的中性大气状况的变动所产生的大气电性能变动。     

基于Euler-Lagrange模型的电弧风洞喷管两相流模拟

电弧风洞设备中试验气体采用电弧加热,电极烧蚀产生部分微小金属颗粒进入喷管内部进而形成气粒两相流,由此对喷管流场特性和试验段模型上热载荷等的影响值得关注.通过改进时间步长提高了颗粒跟踪算法的计算效率,并基于动量守恒和能量守恒定律耦合喷管内部气相和颗粒相的流动,采用Euler-Lagrange模型建立了一定简化条件下喷管内部气粒两相流动的数值模拟方法,并对典型算例进行了模拟分析.研究表明在相同的颗粒质量分数条件下,颗粒越小,喷管出口区域的流场越均匀.如果颗粒相质量分数较小,喷管出口位置两相流场和纯气相流场差异不明显.该研究工作为深入研究电弧风洞内部两相流场特性奠定了基础.     

大气制动期间探测器的气动特性和轨道计算

以NASA火星全球勘测（MGS）号探测器作为大气制动计算模型,应用DSMC方法模拟了探测器在大气制动期间的稀薄气体动力学特性,分析了不同来流密度情况下探测器的流场特性、气动特性的变化情况以及气体动力学系数的变化关系．并提出了气动力-气动热-轨道一体化计算模型,利用DSMC模拟技术以及经典动力学理论对大气制动轨道变化进行了计算和分析．研究结果表明:行星大气密度、探测器俯仰角、偏航角的变化对探测器的气动特性有重要影响,计算结果与文献中的结果表现出很好的一致性;气动力-气动热-轨道一体化计算可以模拟大气制动过程,模拟所得到的大气制动轨迹反映出较好的制动效果．     

大尺度数值天气预报

<正> 自本世纪五十年代以来,大气科学有了蓬勃的发展,已经初步形成了一门近代科学.在这三十多年中,作为大气科学发展的一个重要成果,建立在数学物理方法基础上的“数值天气预报”在世界上获得了广泛的应用. 数值天气预报的研究对象是天气系统的演变过程,它的理论基础是大气动力学,数学     

热扩散和电场对风沙流发展过程的影响

建立了描述在来流水平风场和由于地表热扩散产生的垂向风场联合作用下的风沙流发展过程的基本方程．通过定量分析表明:地表热扩散和风沙电场对风沙流发展过程的影响十分明显．在此基础上,给出地表热扩散和风沙电场对风沙流中的沙粒跃移轨迹、输沙率以及风沙流达到充分发展的时间等的影响规律．     

青藏高原不同半径热融湖下融区发展差异的非线性分析

以青藏高原北麓河地区的气象资料、热融湖信息和冻土监测数据为基础,以柱坐标系下伴有相变的热传导方程为模型,在假设不同半径热融湖湖底温度和湖水深度相同条件下,模拟了不同半径热融湖对湖下多年冻土热状况和融区发展长期影响的差异.计算结果表明,不同半径热融湖湖下土壤热状况和融区发展都有较大差异,精确模拟热融湖下土壤热状况和融区发展的数学模型必须考虑热融滑塌引起的热融湖横向扩展作用.     

亚声速热射流声源模型的应用

对亚声速转捩热射流中失稳波相关的噪声产生机制进行了研究,并与冷射流中的结果进行了对比.基于时均大涡模拟(LES)流场,通过求解线性抛物化稳定性方程(LPSE)得到了失稳波的空间演化特性,然后基于LPSE的解与声比拟方法构建了射流的线性及非线性声源模型.LPSE结果表明,加热可以提高失稳波的空间增长率,使其更早达到饱和.由线性模型分析可知,加热会提高高频模态的声压级(SPL).与冷射流相比,热射流中线性模型预测的声压级与大涡模拟结果间的差距更小,表明线性机制在热射流中作用更大.在亚声速冷射流中,非线性模型在之前的研究中已经被证明可以提高声辐射效率.在当前热射流中,发现非线性模型与大涡模拟间的声压级差距被进一步的缩小,且温度相关的声源项在声辐射中发挥更重要的作用.     

亚声速热射流声源模型的应用（英文）

对亚声速转捩热射流中失稳波相关的噪声产生机制进行了研究,并与冷射流中的结果进行了对比.基于时均大涡模拟(LES)流场,通过求解线性抛物化稳定性方程(LPSE)得到了失稳波的空间演化特性,然后基于LPSE的解与声比拟方法构建了射流的线性及非线性声源模型.LPSE结果表明,加热可以提高失稳波的空间增长率,使其更早达到饱和.由线性模型分析可知,加热会提高高频模态的声压级(SPL).与冷射流相比,热射流中线性模型预测的声压级与大涡模拟结果间的差距更小,表明线性机制在热射流中作用更大.在亚声速冷射流中,非线性模型在之前的研究中已经被证明可以提高声辐射效率.在当前热射流中,发现非线性模型与大涡模拟间的声压级差距被进一步的缩小,且温度相关的声源项在声辐射中发挥更重要的作用.     

汉中市中心城区PM_(2.5)时空变化特征及影响因素分析

以汉中市中心城区2016年至2018年大气颗粒物PM_(2.5)监测数据为基础,利用数理统计和空间插值方法,分别从时间和空间的角度研究了该地区PM_(2.5)的分布变化特征,并分析了其影响因素.研究结果表明,PM_(2.5)的月均值浓度呈"单峰单谷"型,极大值和极小值分别出现在1月和7月,分别为100.8μg·m~(-3)和22.6μg·m~(-3).PM_(2.5)的浓度随季节变化的特征较为明显:冬季春季秋季夏季.从空间分布来看,总体上呈南高北低的分布特征,其中高浓度主要集中在西南部,并向东南一带递减延伸.     

神经网络汛期降水短期气候预测模型

用1960-2005年每年5-9月安徽宣城7县(市)平均降水量作为预报对象,在对应降水前期逐月74项大气环流特征量资料、500hPa月平均高度场和月平均海温场资料中选取因子.采用主分量分析方法构造网络学习矩阵,降低矩阵维数,提高网络预测模型泛化性能.建立的神经网络汛期降水短期气候预测模型对历年样本拟合精度高,试报效果较好,可在气候预测业务中使用.