基于近地层垂直速度能谱尺度特征确定复杂下垫面零平面位移

本文利用位于南京市郊区的南京大学仙林校区SORPES观测站多层湍流观测数据分析了湍流谱特征,以白天不稳定条件下垂直速度能谱谱峰对应的长度尺度也就是离地高度为判据,探讨了运用该方法确定复杂下垫面零平面位移的可行性。统计分析表明,该方法确定的长度尺度呈现出较为一致的概率分布形状,概率最大的长度尺度对应于离地高度,在复杂下垫面情况下这个高度就是零平面位移高度到观测高度之间的距离,将观测点的离地高度减去这个距离就能得到零平面位移。本文同时运用不稳定条件下垂直速度方差在近地层中的相似关系来确定零平面位移,并与谱方法得到的结果进行对比。结果表明,谱方法和方差法得到的零平面位移非常接近。

用改善的EVAD技术和变分法计算大气垂直速度

提出利用修正的Gram-Schmidt算法(MGS法)解决EVAD技术的求解问题,并通过2个实例。根据这2种改善的EVAD方法,分别计算出大气平均散度,再用变分法对散度值进行调整,然后利用连续方程,计算大气的垂直速度,并对各种结果进行了比较分析。

3mm多普勒云雷达测量反演云内空气垂直速度的研究

垂直指向的W-波段大气云雷达(WACR)不仅测量云粒子的反射率因子Z,而且测量多普勒速度谱。本文利用寿县气象站WACR在2008年11月1日一个时段的测量,进行云内空气垂直速度反演试验。首先讨论个例中反射率、Doppler平均速度及谱宽的分布特征及原因,然后利用小粒子示踪法和改进的以小粒子示踪法为基础的粒子下降速度w0—反射率因子(w0-Z)关系法反演了云内空气垂直速度,进而结合Doppler谱数据分析反演结果。结果显示:小粒子示踪法在湍流较弱时能比较精确地反演空气垂直速度,而湍流较强时,湍流造成的误差不可忽略;改进算法在湍流较强时能够减少湍流对反演结果的影响。

风廓线雷达估测降水云中大气垂直速度的一种方法

利用UHF频段风廓线雷达垂直波束探测降水云时返回信号功率谱中可能同时出现的大气垂直运动谱和降水粒子谱的双峰谱现象,对北京延庆445 MHz风廓线雷达(CFL-08)在2009 2011年降水期间的垂直波束探测数据进行了双峰谱识别,获取的双峰谱数据经过处理,可得到降水返回信号回波强度ZR和静止大气降水下降的平均速度WT数据。采用最小二乘法拟合ZR和WT,发现两者函数关系与返回信号所在高度有关:WT=3.75H-0.085Z0.006H+0.066R,为降水时垂直指向的多普勒雷达获取降水中大气垂直平均运动速度VA提供了有效的方法。

跃移沙粒起跳垂直速度分布函数的统计分析

利用测量近地层的跃移沙粒运动所得到的实验数据对沙粒起跳垂直速度分布函数进行了统计分析,从理论上对已有沙粒起跳垂直速度分布函数形式进行了非参数检验,提出了跃移沙粒起跳垂直速度分布函数服从Weibull分布的结论,最后给出了不同分布对实验数据的拟合结果,进一步表明了统计结论的正确性。

不同垂直坐标系对垂直速度计算的影响

近年来,随着高精度中尺度数值预报模式和多尺度统一模式的发展,与之相关的一些非静力中尺度模式技术也随之提了出来,垂直坐标系的影响问题就是其中之一。本文借助于高精度美国新一代数值预报模式WRF(Weather Reseachand Forecast),模拟分析了两种不同的坐标系对模式大气中垂直速度计算的影响。试验结果表明,不同的坐标系对大气垂直速度大小计算存在着差异,特别是当分辨率提高时,不同垂直坐标系对大气垂直结构的刻画的差别更加明显。由于垂直速度与降雨过程密切相关,垂直速度的计算差异必然影响模式对降雨过程的描述。理想试验结果表明,在气压地形追随坐标中气压梯度力的计算对地表气压计算很敏感。

单多普勒天气雷达反演降水粒子垂直速度Ⅰ:算法分析

针对多普勒雷达风场反演的体积速度处理(Volume Velocity Processing,VVP)方法中系数矩阵的病态问题,从数学上进行了分析和论证,对反演的误差进行了敏感性分析,并对垂直速度的求解方程作了改进。系数矩阵的条件数将随着待反演参量的不同而差别很大,通常的处理方法是舍弃量级较小的参量,通过对误差范数的分析,证明这种处理尽管存在模型误差,但能够降低求解难度和结果误差。对系数矩阵病态原因的分析发现,系数矩阵矢量的线性相关造成了矩阵奇异,当合并或舍弃线性相关项时,待反演参量会受模型误差的影响,并且这种模型误差的大小并不仅与待反演参量的量级有关,而且随着位置的不同而改变,但是部分待参量仍然可以保持准确值。在对VVP算法误差分析的基础上,分析并验证了舍弃部分参量时的反演误差,改进的算法为准确反演降水粒子的垂直速度提供了理论基础。

云的垂直速度特征分析及人工影响天气作业措施探讨

利用2002年5—7月肥西风廓线仪资料结合常规地面观测资料,对出现各种云时的垂直速度特征进行了分析,在此基础上提出了人工影响天气作业的一些具体措施,希望对云的研究和人工影响天气作业提供帮助。

跳高起跳垂直速度的生物力学研究

采用两台SONY摄像机对我国优秀男子跳高运动员的试跳进行现场同步拍摄,选取有关运动学参数与国外优秀运动员做对比分析。研究结果:我国运动员起跳着地瞬间质心向下的垂直速度较小,符合我国运动员的身体特点;在起跳阶段,我国运动员双臂和摆动腿的摆动速度与优秀运动员相比较低,主要与起跳腿的专项力量素质有关;我国运动员起跳时间与国外优秀运动员相比较短,与蹬伸距离较短有关。相对缩小起跳的缓冲时间,有利于提高起跳的垂直速度。决定跳高起跳垂直速度的诸因素均与起跳腿的专项力量素质有关。

高云与高层垂直速度关系的个例研究I·观测事实

利用ISCCP D1、D2和ECMWF再分析资料,选取1998年1月和7月进行个例分析,得到以下结论:1)高云和垂直速度的关系密切。从月平均来看,南北半球的冬夏变化呈现出明显的不对称。热带1月份的云区和上升区集中在赤道以南,呈带状分布,其中南非及相邻的西印度洋、120°E^120°W的赤道太平洋、赤道与30°S之间的南美大陆为3个主要区域;7月份云区和上升区移至赤道以北,以块状分布为主,尤其是印度洋、西太平洋的热带地区、亚洲季风区和副热带高压中心的西部形成一个大范围的闭合块状区域。2)不同类型的高云在热带和热带外地区的云顶高度是不一样的:在热带地区,深对流云、卷层云和卷云的云顶高度在180 hPa和310 hPa之间;在副热带和中高纬度的绝大部分地区,卷云的云顶高度在180 hPa和310 hPa之间,而卷层云、深对流云的则在310 hPa到440 hPa之间。3)不同类型的高云与相应的垂直速度的逐日变化既十分密切又各有不同,其中深对流云和垂直速度、卷层云和深对流云的同步性较好,并且卷层云和卷云可以独立于深对流云而在局地产生,这与热带高云产生于深对流云的经典观点不同;此外,在热带地区呈现低频变化的特征,这表明在大气环流模式中改进高云的模拟能力可能会提高对大气低频振荡的模拟能力。

跳远起跳垂直速度生成机制的运动学和动力学分析

利用世界优秀运动员的跳远技术参数和跳远踏跳阶段踏跳力—时间曲线,剖析助跑速度损失量、起跳快速支撑和蹬伸在跳远起跳垂直速度的生成机制中的运动学和动力学原因,对跳远垂直速度生成提出了新的见解,并为创新跳远训练提供了一条新的思路。

单多普勒天气雷达反演降水粒子垂直速度Ⅱ:实例分析

垂直速度的反演一直是多普勒雷达风场反演的关键问题和难点,在对单多普勒雷达体积速度处理(VVP)法反演垂直速度进行敏感性分析和改进求解方程的基础上,对其反演三维风场和适用的风速条件做了模拟检验,并在强对流天气和台风实例中反演与验证。分析结果表明,改进的反演算法对径向风速的误差并不敏感,在高低仰角上的精度相同,观测误差越小或风速越大时,反演精度越高。对广州一次强对流过程的反演结果表明,改进的反演算法可以反演出对流单体中降水粒子垂直运动的变化。在中尺度气旋中,粒子垂直速度大值区的分布与气旋外围风切变的位置相符;在气旋的消散阶段下落速度增大,因而可通过粒子的垂直速度变化判断雨强的变化。对2006年超强台风"桑美"的反演结果显示,能够反演出台风中心的下沉气流以及外围交替出现的上升与下沉气流,在台风中心处下沉速度的大值区位于7-8 km高度,低层与高层的值相对较小。反演效果表明,改进后的反演方法较准确地反映了降水粒子的垂直运动,使多普勒雷达资料可揭示更多的三维风场细节,有助于改进强对流天气过程的风场结构分析和降雨落区的预测。

跳高运动员垂直速度形成途径的力学分析——兼论中外优秀男子跳高运动员的技术差距

针对对国内外男子跳高运动员起跳效果存在较大差异的情况,从运动员的助跑、摆动动作实效性以及起跳蹬伸技术的质量三个方面进行了分析,认为在起跳过程中获得较小的垂直速度而导致较小的起跳腾空高度(h2)是导致我国男子跳高运动成绩落后的根源。

背越式跳高起跳垂直速度获得途径与训练新思路

对背越式跳高起跳技术实质和起跳垂直速度获得途径进行分析,提出了背越式跳高是"双动力"起跳,起跳"速度-幅度"五种不同组合形式构成了起跳垂直速度的获得途径,背越式跳高"速度-幅度"训练思路是以速度为中心,在不同训练时期,在保证助跑起跳速度不断增长的前提下,不断加大起跳幅度,使起跳速度、幅度与个人技术特点有机结合,表现出最佳的起跳效果和个人技术风格。

对影响我国优秀跳远运动员起跳垂直速度的因素分析

根据我国跳远运动现状 ,采取文献资料法和对比分析的方法 ,对影响我国跳远运动成绩的因素———腾起垂直速度加以分析 ,认为提高绝对速度 ,合理利用助跑速度 ,形成良好助跑节奏 ,提高起跳腿支撑缓冲能力 ,加快摆动速度都有助于运动员获得适宜的腾起垂直速度 。

风廓线雷达垂直速度与地面降雨关系研究:以济南为例

基于风廓线雷达数据产品的垂直速度资料和地面气象观测站2014年分钟降雨记录,采用多项式非线性拟合方法,探讨了各季节特征高度层垂直速度与地面降雨之间的相关关系;并根据场次降雨过程的分钟数据分析了垂直速度阈值对降雨开始、结束时间以及降雨强度的指示性。结果表明,垂直速度能够反映雨滴的下落速度特征,综合各个高度层来看,700 m高度层垂直速度与小时雨量回归方程拟合优度较为稳定,其他高度层在不同季节拟合优度差别略大;垂直速度的大小虽不能完全定量地预报降雨强度,但对于整个过程的雨强波动变化有着明显的指示性作用,700 m高度层垂直速度对于降雨的预报指示效果最为稳定。垂直速度对降水的指示性可用于灾害性天气,如暴雨、冰雹、降雪等的预警及临近预报,其阈值的确定受降水相态、降水类型、气温、湿度、湍流等影响,且并非唯一指标。

边界层特征参数对边界层顶垂直速度的影响

本文从正斜压及有层结时的边界层相似理论及阻力定律出发，由边界层顶垂直速度与地面湍应力的关系求出了层结、粗糙度、它们的水平梯度及地转风的水平梯度、斜压性对W的影响的解析式，可用于模式计算。计算结果表明层结影响可使W差1－2个量级，不稳定时粗糙度影响也使W差几倍。除地转涡度决定W外，地转风、层结稳定度和粗糙度及其水平梯度也起了重要作用，还讨论了斜压性的影响。

二阶非线性随机海浪波面高度和波面垂直速度的联合分布

基于Longuet－Higgins提出的非线性随机海浪模型，在二阶近似下通过直接计算联合分布的各阶矩，导出了非线性海浪波面高度和波面垂直速度的联合分布。该分布为非正态，其形式为截断的级数，而非由累积矩母函数方法可能得到的渐近无穷级数。由于非线性的影响，波面高度与波面垂直速度不再相互独立。

关于低纬边界层顶垂直速度的计算

提出了一个由低纬地（海）面风计算边界层顶垂直速度的方法，得到了低纬边界层顶垂直速度的一些特征。

重视在跳远起跳中发挥垂直速度

现代跳远运动正朝着尽可能快的助跑速度与踏跳合理的结合方向发展,快速助跑与踏跳合理结合,其含意为所参与踏跳的诸因素的搭配要更为合理化。影响跳远成绩的因素是多方面的,它包括助跑速度、步频与步幅的节奏、腾起初速度及腾起角等。助跑与踏跳的合理结合是取得理想成绩的关键技术。然而跳远的踏跳过程是一个极其复杂的动态过程,踏跳效果的好与坏,不是由一个因素所能决定的,而是多因素的集合。