非均匀磁场下Maxwell磁纳米流体的拉伸流动与磁扩散分析

磁性纳米颗粒可以提升聚合物的导电性和导热性等性能,被广泛应用于机械、生物医学、能源存储等领域.当外界施加非均匀磁场时,感应磁场在高Reynolds数的情况下不可忽略.为探究磁性纳米颗粒对层流边界层内黏弹性流体非稳态拉伸流动与磁扩散的影响,将时间分布阶Maxwell本构方程与动量方程耦合,建立了二维不可压缩Maxwell磁纳米流体的速度与磁扩散偏微分方程组.采用有限差分法进行数值分析,通过控制磁性纳米颗粒种类、体积分数和磁参数大小,分析了流体的速度和感应磁场在边界层内的分布.研究发现:在熔融聚合物中添加Fe2O3纳米颗粒后,流体的速度、感应磁场最大,速度和磁边界层的厚度最厚;Maxwell纳米流体的松弛时间参数增大,速度与磁扩散均减小;另外,随着磁参数增大,流体的速度边界层厚度减小,磁边界层厚度增大;Fe3O4纳米颗粒的体积分数越大,流体流动越快,感应磁场越小.因此,非均匀磁场下在聚合物中添加磁性纳米颗粒的研究,为改善材料的性能给予了可参考的数据.

山东半岛一次强飑线过程地闪与雷达回波关系的研究

利用山东省气象局地闪定位资料和青岛多普勒雷达资料,分析了2007年7月31日发生在山东半岛一次强飑线过程的地闪活动演变特征以及地闪活动与雷达回波特征的关系。结果表明,此次过程中地闪异常活跃,最大频数达到1 212fl.(10min)-1,但正地闪仅有15次。在飑线系统快速发展阶段,地闪频数出现了两次"跃增"现象,地闪频数随时间的增加呈"阶梯状"发展特征。地闪主要集中发生在6km高度上雷达回波≥35dBZ的区域,地闪频数与45dBZ以上强回波面积的相关系数达到0.89,但也有少量地闪零星分布在弱回波区域。地闪频数与45dBZ回波顶高的相关性要好于与35dBZ和50dBZ回波顶高的关系,二者之间的相关系数为0.71。为了定量分析对流强度与地闪频数之间的关系,定义了8个对流强度指数,其中0℃层以上所有强回波的反射率因子值之和与0℃层以上所有强回波的反射率因子值与所在高度的乘积之和以及地闪频数的关系非常稳定。对比分析不同强度的对流系统,发现不同雷暴天气过程中的对流强度与地闪频数的关系明显不同,即对流越强,相应的对流强度与地闪频数的相关关系也越好。另外,在飑线系统的发展演变过程中,地闪频数与0℃层以上和7～11km高度的冰相降水含量也存在着非常密切的关系,相关系数均在0.8以上。

新疆“百里风区”强风天气预报方法

在对新疆"百里风区"大风形成原因分析的基础上,使用2003-2006年的实况资料和在T213数值预报产品中,选取适当的预报因子,运用双重检验的逐步回归方案,建立了以12 h为一个预报时段的48 h大风预报方程.检验表明:以12 h为一个预报时段的48 h预报,2003-2006年的回代检验准确率和2007,2008年试报准确率均在75%以上,24 h内的预报准确率超过了80%.24～48 h的预报准确率也高于新疆气象台天气图方法预报结果.

基于TRMM卫星多传感器资料揭示的亚洲季风区雷暴时空分布特征

利用16年(1998—2013)的热带降水测量任务卫星(TRMM)降水雷达和闪电成像仪等多传感器观测资料,分析了亚洲季风区内雷暴和强雷暴的空间分布、季节变化及日变化等气候特征.文中取闪电数大于1的雷达降水特征为雷暴,并将闪电频数在前10%的雷暴定义为强雷暴.结果表明:雷暴活动主要集中在陆地及近海区域,陆地与海洋上的雷暴密度之比约为4.4.∶1,强雷暴密度之比约为7.4.∶1.0—10°N纬度带内雷暴数占总雷暴的比例最大(占总数的31.7%),而强雷暴则在20°N—30°N区间最为活跃(34.5%).雷暴与闪电密度的空间分布在低纬度区域(0—30°N)较为一致,但在中纬度地区(30°N—36°N)呈现出不同的分布特征,即从西部的青藏高原向东部的江淮流域,雷暴密度逐渐减少但闪电密度逐渐增加;而强雷暴与闪电密度的空间分布基本一致.受亚洲夏季风活动影响,低纬度地区强雷暴更容易发生在春季,强中心位于喜马拉雅山南麓东端,次中心位于中南半岛,而中纬度地区在夏季最为活跃,强中心和次中心则分别位于喜马拉雅山南麓西端和中国江淮流域.陆地上雷暴主要集中在午后至傍晚,少数区域受局地环流和气象条件的影响夜雷暴活动频繁,而海洋上雷暴更易发生在午夜至清晨.

亚洲季风区深对流系统的区域分布和日变化特征

利用TRMM卫星12年的观测资料,分析了亚洲季风区20dBZ回波顶高大于14km的深对流系统的分布特征,结合NCEP再分析资料对深对流系统的空间分布特征成因进行了探讨,并对不同地形条件下的深对流系统进行了对比研究.结果表明,深对流系统主要发生在陆地上,夏季风爆发前,深对流系统主要分布在20°N以南;季风爆发后,深对流系统的分布向中纬度地区发展并以青藏高原南麓地区最活跃.青藏高原上的深对流系统的发生频数较中国中东部高,但水平尺度小,对流强度较弱,而中国中东部地区的深对流系统虽然发生频数较低但对流强,且闪电频数大.洋面上的深对流系统表现为最小红外亮温小(对应云顶高),40dBZ回波最大面积比陆地上大但出现高度较低,闪电频数少.陆地上的深对流系统主要集中发生在午后至午夜,青藏高原上的深对流更加集中的发生在午后至傍晚,海洋上发生在凌晨至日出前的深对流系统较其他时段多,但日变化幅度不大,热带海洋性大陆深对流的日变化与大陆上类似.

飑线系统中的闪电辐射源分布特征及云内电荷结构讨论

本文利用SAFIR3000闪电定位资料和多普勒天气雷达资料分析了2010年6月13日发生于北京的飑线系统中的闪电活动特征并讨论了电荷结构,发现闪电都集中分布在飑线的前部线状强回波区域内,仅在消散阶段在层云降水回波内发生的闪电数目明显增加.通过闪电分布与降水的关系研究发现,总闪电与对流降水整体相关系数达到了0.82,云闪与对流降水的整体相关系数为0.76,表明闪电的发生与雷暴云内动力和微物理过程密切相关.基于闪电的辐射源分布特征,讨论了飑线内电荷分布特征.研究结果表明在飑线成熟阶段,闪电辐射源密度的分布呈现出双层结构的分布特征,下部的闪电辐射源中心位于4 km高度处,上部的辐射源中心位于11 km高度处,根据闪电双向先导的传输方式,闪电辐射源密度高值区对应于负先导在正电荷区的传播,飑线对流云区内总体呈现出中间为负电荷区,上部和下部分别为正电荷区的三极性的电荷结构:上部正电荷区位于10—12 km高度处,中部负电荷区位于8—10 km高度处,下部正电荷区位于4—7 km高度处.