中尺度COAMPS模型在风资源评估中的应用研究

在对风电场风能资源进行评估时,主要依据测风数据及气象站数据,但由于测风数据往往缺测或不合理,而距离最近的气象站所提供的气象数据与同期的测风数据的相关性一般较差。鉴于此,引入中尺度数值天气预测模型COAMPS对湖南T风电场工程区域内风资源进行评估分析,并首次将中尺度数据应用于测风塔缺测和不合理数据的插补中。结果表明,中尺度插补订正后的数据与实测数据的月平均值误差为4.87%,标准偏差误差为9.8%,该模型能够较准确地反映风电场风能资源的实际情况。

基于机群系统的中尺度大气数值模型计算系统

气象预报是高性能计算的重要应用领域，要用处理能力很强的并行计算机系统才能实现。对于地市级气象部门来说，由于资金的限制，使用超级并行计算机进行气象计算是很不实际的。本文将并行机群技术与目前国际上流行的中尺度气象模型MM5相结合，实现了基于机群系统的中尺度大气数值模型计算系统，为进行中小尺度气象计算的地市气象部门提供了一种经济、可靠的计算方式。

海洋中尺度涡建模及其在水声传播影响研究中的应用

针对海洋中尺度涡对水声传播的影响,利用中尺度涡区的历史水文实测数据提取涡旋强度,空间尺度等中尺度涡特征参数,建立了海洋中尺度涡理论计算模型。运用MMPE水下声场模型仿真试验研究了涡旋性质、强度和位置、声源频率和置放深度对声传播特性的影响。结果表明:暖涡使得会聚区的位置"后退",会聚区宽度增加;冷涡使得会聚区的位置"前移",会聚区宽度减小。涡旋的强度越大,"前移"或"后退"的效应越显著。

海洋中尺度涡建模及其在水声传播影响研究中的应用(英文)

针对海洋中尺度涡对水声传播的影响,利用中尺度涡区的历史水文实测数据提取涡旋强度,空间尺度等中尺度涡特征参数,建立了海洋中尺度涡理论计算模型。运用MMPE水下声场模型仿真试验研究了涡旋性质、强度和位置、声源频率和置放深度对声传播特性的影响。结果表明:暖涡使得会聚区的位置"后退",会聚区宽度增加;冷涡使得会聚区的位置"前移",会聚区宽度减小。涡旋的强度越大,"前移"或"回退"的效应越显著。

基于WRF模型与气溶胶光学厚度的PM_(2.5)近地面浓度卫星反演

为了反演高分辨率的PM_(2.5)近地面浓度,利用WRF(中尺度气象模型)模拟的大气相对湿度、风速、边界层高度等气象因子对AOD(气溶胶光学厚度)分别进行订正,以逐步提高AOD与近地面ρ(PM_(2.5))间的相关性;分析不同反演模型的统计学特征,优选反演模型,并利用最优模型反演中国中东部地区2014年年均ρ(PM_(2.5))的空间分布特征.结果表明:AOD经相对湿度订正后,其与近地面ρ(PM_(2.5))的相关性显著提高,相关系数达到0.77;同时引入相对湿度、风速2个气象因子,AOD与近地面ρ(PM_(2.5))的相关系数升至0.79(n=145,P<0.01);同时引入相对湿度、风速和边界层高度3个气象因子,AOD与近地面ρ(PM_(2.5))的相关系数进一步升至0.80(n=145,P<0.01).模型反演表明,研究区域内ρ(PM_(2.5))年均值大于35μg/m3的面积高达334.49×104km2,占研究区域面积的83.2%,并且高污染地区与人口密度高度重合.分析表明,北京、天津、河北、山东及河南等典型重污染省、直辖市分别有96.30%、100%、78.16%、98.86%、100%面积的ρ(PM_(2.5))超标,分别约有99.97%、100%、96.41%、98.88%、100%人口生活在空气质量超标地区.

西藏强降温时空分布特征与天气概念模型

文章针对1961年以来40年的西藏39站温度观测资料,采用区域强降温标准进行统计学分析,总结出西藏分区域的强降温时空分布特征;并用Micaps常规资料对近10年的强降温天气个例进行了中尺度天气分析,总结了4种强降温的中尺度概念模型。

基于降尺度模拟技术的高分辨率风资源评估

在进行风电场项目前期开发与风资源评估时,当缺少测风资料的低风速区域、分散式风电开发以及复杂山地复杂环境项目上,获取高分辨率风资源已逐步开始使用中尺度与微尺度嵌套结合的降尺度模拟技术势在必行。为此,结合实际工程案例,对中尺度与微尺度CFD技术结合的具体方式进行研究,比较了"中尺度区间"模式与"虚拟点"模式之间的模拟结果差异,总结分析了两种模式的应用及适用性。

基于生态空间微气候调节的城市与水体相互影响作用研究——以水网城市武汉为例

文章以水网城市武汉为例,旨在讨论城市与水体之间的气候调节影响作用,并找到应对城市高强度发展的生态空间调节策略,改善城市气候环境。在中尺度气象模式中构建了高分辨率城市冠层模型,模拟分析了不同季节水体的微气候调节作用,发现:夏季水体对城区有明显的降温效果,日间平均降温幅度达到0.5℃;过渡季(秋季)日出前水体对地表气温增幅达0.6℃,能够有效缓解辐射逆温现象;冬季夜间水体将主城区风速提升了0.2m/s,能够帮助城市空气污染物的疏散,减少雾霾现象。此外,建筑密度的升高增强了水体与高空的对流换热,而城市容积率的升高则削弱了水体的降温效果。

西宁地区强对流天气预报指标研究

利用常规气象观测资料,结合天气学诊断和统计学方法,分析了西宁地区2010—2019年强对流天气的时空分布、环境物理量和雷达回波特征,结果表明:(1)西宁地区强对流天气多发生于7—8月,大通出现强对流天气次数最多,冰雹发生次数最多,雷暴大风发生次数最少;(2)将西宁地区强对流天气的形势背景分成3类,建立了中尺度概念模型;(3)探空图上水汽类参数、层结稳定度类参数、能量类参数和垂直风切变上对不同类型的强对流天气均有不同程度的反映;(4)雷达回波图上的反射率因子、径向速度及多种雷达产品对不同类型的强对流天气有不同的指示意义。研究结果为西宁地区强对流天气的潜势预报和临近预报提供了科学依据。

内蒙古电网区域风电功率预测系统

内蒙古电网区域风电功率预测系统采用分布式结构,由数值气象预报系统和风电功率预测系统组成:风电功率预测以数值预报模式和风电功率统计预报模型为基础;数值气象预报采用MM5中尺度数值气象预报模式对风电场所在区域未来48h不同高度的风速、风向、温度、湿度、气压和降水进行滚动预测,计算网格水平分辨率为9km。基于相似模型理论,采用人工神经网络方法,建立了区域风电功率预测模型,实现了对单个风电场、特定区域内风电场群和全网风电功率的短期和超短期预测。

基于一体化实时信息平台的风电功率预测系统

风具有易变性、随机性等特点,风电并网之后,可能引起运行和可靠性的问题。如果能够提前对风电功率进行准确的预测,则有利于及时调整计划,保证电能质量,减少系统备地容量,获得更多的经济效益和社会效益。介绍了一种基实时信息平台的风电功率预测系统的研究与设计思路,该系统为了能适应于复杂地形的风电场,结合WRF中尺度数值预报信息,采用了分位数回归神经网络预测方法,进一步提高了风电功率的预测精度。

沉水植物群落配置对太湖贡湖生态修复区的调水效果

基于国家水专项太湖贡湖生态修复区水质水量调控以及沉水植物群落配置的需求,建立了生态修复区的等比例缩放中尺度模型。以小试试验结果筛选的马来眼子菜、穗花狐尾藻、刺苦草和黑藻4种净化效果较好的先锋物种,在模型的西部和东部分别采取混合和分开的不同方式种植。调水方式采用前期研究的最优调水方案,分别进行夏、秋2季试验,通过监测模型内调水时流场数据以及调水后水质变化情况,得出模型内水质净化为原水质标准所需时间,同时通过对不同种植方式的沉水植物生长状况研究,论证该模型内4种沉水植物净化效果较好的种植方案,为生态修复区水质水量调控以及沉水植物种植方式提供有益的参考。

湖北省特大暴雨形成的物理图像和机理

利用静止卫星云图和天气图,分析了1981—2004年6—8月发生在湖北省的14场特大暴雨过程。分析结果表明:在这些特大暴雨过程发生、发展中,不仅存在着大量的水汽输送,而且还存在着大量的液态水输送,表现为特大暴雨区的上游方向,在850 hPa和700 hPa存在一个或几个中尺度的水汽(近饱和)和液态水(饱和)源,在这些暴雨过程的形成过程中,这些源持续向暴雨区输送水汽和液态水。特大暴雨的触发系统对应的云系多为中尺度涡旋云系和准纬向斜压叶云系。文章还分析总结了湖北省特大暴雨过程的若干卫星云图环境云场特点和形成过程的物理图像特征,进而讨论了特大暴雨的形成机理,认为特大暴雨是由中尺度涡旋或高空急流东移叠置在"露点锋"上或暖湿空气上触发而成,CISK是其主要作用机理,"露点锋"在特大暴雨的触发中起到了重要作用。

WRF模式中台风“启德”模拟对参数化方案的敏感性分析

为准确模拟台风路径和强度,采用WRF模式比较不同微物理过程和积云对流过程参数化方案对台风路径和强度模拟的影响,并基于集合预报方法考虑对台风预报系统误差进行优化。选用4种微物理过程方案和3种积云对流参数化方案,针对1213号台风'启德'进行模拟,结果表明不同的参数化方案对台风路径和强度的预报结果有明显影响,积云对流过程参数化方案相对于微物理过程参数化方案更加敏感。基于不同参数化方案扰动成员的集合平均预报方法,对于台风路径和强度的模拟误差均有明显改善,台风路径误差随时间增幅较小,其结果优于全部12个单方案试验的模拟结果;从台风强度方面来看,基于集合预报方法模拟得到的台风强度变化趋势与实况结果一致,且误差较小,优于大多数试验方案。结果表明:采用不同微物理过程和积云对流过程参数化方案的组合构建的集合预报模型,对于台风路径和强度的模拟均有一定程度改善,减小了采用不同参数化方案产生的路径不确定性,使其在台风'启德'的路径模拟上与实况更为接近,可为提升台风预报能力提供科学参考。

Framework of Distributed Coupled Atmosphere-Ocean-Wave Modeling System

为了在沿海的区域的集中的天气系统研究在空气和海洋以及他们的重要角色之间的相互作用，并且改进危险天气的预报能力，沿海的区域处理，为系统建模的 coupledatmosphere-ocean-wave 被开发了。为连接模型的基于代理人的环境框架允许在模型之间的灵活、动态的信息交换。为灵活性，可移植性和可伸缩性的目的，整个系统的框架拿包括用户接口层，计算的层和服务创新的层的 multi-layerarchitecture。在这篇论文介绍的数字实验表明分布式的联合当模特儿的系统的性能。

深水SDPSO平台油水置换储卸油系统排出水含油量研究

深水立柱式干树钻井生产储卸油平台(SDPSO)平台是一种具有采油与储卸油功能的新型多功能深水浮式平台,油水置换储油技术是其核心技术,为保证平台投产后不会对海洋环境造成污染,需对平台油水置换储油系统排出水的含油量进行研究。为阐明置换次数、平台运动和环境温度等对储油舱底部水中含油量的影响,按1∶15的缩尺比设计建造了一座深水SDPSO平台储油系统中尺度模型试验(简称“中试”)装置,根据上述试验目的设计了多组试验工况,并将中试得到的水中含油量数据与多组小尺度模型试验(简称“小试”)得到的数据进行了对比,探讨了模型试验的尺度效应对试验结果的影响。结果表明:深水SDPSO平台储油系统模型试验的尺度效应不明显,缩尺比对储油舱内水中含油量的试验结果影响不大;储油舱内水中含油量不会随着置换次数的增加而明显升高;风、浪、流导致的平台运动会增大储油舱内水中含油量;环境温度降低时,平台储油舱内水中含油量也会随之增大;平台储存重质油相比储存中质油,储油舱内水中含油量会有一定幅度升高;平台中心井能有效地起到分离油水的作用,从中心井排出到舱外的水中含油量远低于国内外含油污水排放标准。本文研究结果揭示了平台储油系统油水置换工艺的可行性,为深水SDPSO的研发提供了借鉴。

城市空气污染数值预报的技术关键

在分析城市空气污染数值预报要素的基础上,建立了包括污染源排放清单,气象中尺度数值预报模型MM5,ADMS-城市模型软件的城市空气质量预报系统。首次提出了空气质量环境背景值的确定等提高城市空气污染预报准确率的有效措施。

城市高层化及高密度化发展模式对城市气候的影响研究

城市人口增长,城市化进程加速使得城市向着更高、更密的方向发展,高层化和高密度化城市发展模式带来城市空间形态的改变的同时,还影响城市热收支平衡,改变了城市环境及微气候。本研究以统计数据为基础,预测2050年武汉市人口增长速率不变的情况下,随着建筑面积的增长带来的城市高层化及高密度化发展对城市气候的影响。为实现城市尺度的气侯模拟预测研究,本文详细介绍并采用耦合了城市冠层模型(UCM)的中尺度气象预测模拟模型(WRF),并通过对武汉市内典型路段的实地测量验证此模拟模型的精确度。在研究方法得到验证的基础上,本研究设计了高层化及高密度化两组六个案例。通过对这六个案例的模拟分析,比较探讨了应对人口增长的城市高层化及高密度化发展模式对夏季城市气温、风速等的影响程度,并进一步比较分析了这两种城市发展模式对日益增长的人工热排放的应对。最终,总结、归纳出高密度化和高层化发展模式的适用区域、优缺点及适用策略,为城市规划设计决策者提供定量化的数据依据和理论基础。