北京地区中尺度非静力数值预报产品释用技术研究

在国家气象中心与北京市气象局联合开发的“北京地区中尺度数值预报业务系统”基础上 ,充分利用高分辨率中尺度数值预报产品和地面加密气象观测资料 ,分别使用统计和动力释用方法进行局地温度、风和北京市区空气污染状况的预报。试预报结果表明 ,用卡尔曼滤波方法建立的温度和风的预报效果高于中尺度数值预报直接输出结果 ;使用中尺度数值预报结果作为一个简单的污染预报动力模式的气象背景场 ,进行了污染预报试验 ,结果表明该预报方法具有一定的预报能力 ,其中SO2 、NO2 、CO浓度的预报准确率在夏、秋、冬三季中均可达到 6 5 %以上。

用中尺度非静力模式制作北京气温和风预报

利用国家气象中心与北京市气象局联合开发的“北京地区中尺度数值天气预报业务系统”针对业务预报需要 ,开发了 2米温度、10米风的要素预报。通过近一年的预报效果检验表明 ,该系统不仅对一般性天气有比较好的预报效果 ,同时也可以预报出转折性的大风、升 (降 )温等天气过程。与 NCEP的 eta模式相比 ,该系统的温度预报误差与之基本相当 ,而风速预报误差略小于

三维非静力中-β尺度动力学预报模式的应用Ⅰ:数值模式介绍

建立一个三维非静力中－β尺度动力学预报模式，模拟地形的动力和热力作用所产生的大气现象。模式包含以下功能；放弃静力近似的假设；垂直方向采用地形跟随坐标，以表现实际地形的动力和热力作用；用较细的网格以提高空间分辨率和精度；通过他表能量平衡方程计算，反映地表的热力作用。其中太阳辐射吸收考虑了地形的波向作用，他表潜热和水汽通量考虑了植被作用；闭合方案采用O’srten的K（z）闭合方案。

非爆破机械钻进联合静力膨胀裂切技术应用研究

采用钻爆法进行非煤矿山巷道掘进的过程中,往往会产生诸多安全隐患。随着机械装备的快速发展,非爆破机械采矿逐渐成为非煤矿山开采的主流研究方向。为解决某矿山下向进路充填采矿时,首采层采场回采难度大、回采周期长、支护难度高和作业安全性差等问题,提出非爆破机械钻进联合静力膨胀裂切的技术思路。首先,通过数值模拟的方式进行机械钻进静态裂切孔网参数优化,确定裂切孔网方案,然后进行现场试验检验技术效果。结果表明,非爆破机械钻进联合静力膨胀裂切技术应用良好,能够切实解决矿山面临的生产难题。

非静力中尺度模式的现状及发展趋势

随着高性能计算机与大气探测技术的发展 ,使得非静力中尺度数值预报模式的业务化成为可能 ,世界上主要的气象中心最近几年纷纷发展非静力中尺度模式 ,并取得了重要进展 ,这其中尤以英国气象局新发展的非静力通用模式最为突出。基于此 ,介绍了近年来国际上发达国家的非静力中尺度预报模式的现状及发展方向 。

非静力中尺度高分辨率模式模拟中的垂直坐标影响研究

近几年来,随着高性能计算机技术的高速发展,甚高分辨率的中尺度数值预报模式业务应用已成为可能,与之相关的一系列模式技术的新问题也随之提了出来,垂直坐标系的影响就是其中之一。文中借助于美国新一代数值预报模式WRF(WeatherReseachandForecast),比较了非静力中尺度模式高分辨率模拟应用的垂直坐标影响问题。研究表明,当选用几何高度(z)和气压(p)来构造地形追随坐标时,低层两坐标引起的误差基本一样,中高层高度地形追随坐标引起的误差小于气压地形追随坐标;而且分辨率越高差异愈大。高分辨率模拟结果也表明,这种差异趋势是存在的;此外,本文对天气过程的预报要素场进行了相关的分析。

中尺度非静力模式中常用气压分离技术的研究

分析了气压分离和不分离 ,在几种不同的层结情况下 ,垂直气压梯度的截断误差。结果表明 :基本场取法不当 ,会引起巨大的截断误差 ,甚至和不分离时相当 ;反之 ,则较小。根据计算 ,提出了一种取基本场的方法 ,在一定条件下 ,可以使气压偏差的垂直梯度的截断误差比不分离时的相应误差小一个量级 ,从而 ,可以取较小的垂直分辨率。

二维非静力平衡深厚湿倾斜对流数值模式设计与条件性对称不稳定数值试验

设计了一个宜于研究深厚湿倾斜对流运动的二维非弹性非静力平衡数值模式。模式采用非静力平衡条件、非常值湍流扩散系数，并具有最优协调分辨率，弥补了以往条件性对称不稳定数值研究中的诸多缺陷。数值试验表明：模式运行稳定可信且对深厚湿倾斜对流运动有较强的描述能力、在条件性对称不稳定条件下，扰动发展呈现为强倾斜环流特征，垂 直速度场有狭窄的强倾斜上升运动，与倾斜上升运动相伴有倾斜云带发展。诊断分析表明： 在扰动发展演化过程中，条件性对称不稳定演化为一种混合不稳定的形式存在。

结构静力位移的非概率凸集合理论模型的摄动数值算法

将非概率凸集合理论模型与有限元摄动理论相结合，提出求解有界不确定参数结构静力位移所在集合上下界的摄动数值算法．由于不需计算导数，故所提出的方法不仅可以拓广非概率凸集合理论模型的适用范围，而已可以提高计算效率．数值算例说明所提出的方法在分析有界不确定参数结构静力位移的有效性.

弹性力学中的一种非协调数值流形方法

通过引入数学和物理双重网格,将插值域与积分域分别定义在不同的覆盖上,即在数学网格上进行插值函数的构造,物理网格上完成系统能量泛函积分运算,最后通过覆盖权函数将二者联结在一起．它的优点是单元网格划分随意,不受复杂边界形状和二相材料界面的限制,单元可以是任意形状,是较之于有限元方法更一般的数值模拟方法．在4节点四边形数值流形方法中,由于单元总体位移函数包含的完全多项式不完全,使得计算精度不够精确,为此,在单元总体位移函数上附加非协调位移基本项,使之趋于完全,提出了弹性力学问题的一种改进的数值流形方法——非协调数值流形方法．通过内部自由度静力凝聚处理,导出了消除内参后的单元应变矩阵和单元刚度矩阵,使得在不增加广义节点自由度的前提下,大大提高了数值流形方法的计算精度和计算效率．同时对非协调项进行了显式处理,可以对工程实践起到更切实的帮助．数值试验表明,它们能够保证收敛,有较高的精度,对畸变不敏感,从而证明了该方法的可行性．

各种非绝热物理过程在中尺度模式中的作用

随着中尺度模式水平分辨率的不断提高，考虑加入尽可能合理的各种非绝热物理过程极为重要。如积云参数化需包括湿下沉气流、中上层的云卷出和非降水性浅对流。显式云物理方案需同时加入含有水相和冰相的预报方程，以计入水负荷、凝结蒸发、冻结融化和凝华升华的影响。本文首先从实测角度介绍上述物理过程在产生中β尺度环流结构的作用，然后通过一些敏感性数值试验来阐述它们如何帮助成功模拟不同的中尺度对流系统。这些物理过程的相对作用取决于网格距大小或可分辨尺度垂直运动的强度。当网格距在２０～５０ｋｍ之间，本文特别强调积云参数化和显式云物理方案的同时使用。最后对各种非绝热物理过程的耦合以及中尺度模式的局限性作了适当讨论。

三维非静力二阶闭合PBL模式的初步研究

采用二阶距湍流闭合方案,建立了一个复杂地形下的三维非静力边界层预报模式。通过该模式,细致地模拟了北京地区的风、温时空变化和湍流场变化。结合地面、探空和气象塔的实测资料,进一步研究了该方案在三维空间上对平均场和湍流场的预报模拟效能。结果表明该模式能较好地进行平均量和湍流量的模拟和预报。

利用中尺度模式作辽宁省空气污染气象条件预报

利用非静力中尺度数值模式(MM5V2),试验预报辽宁省空气污染气象条件。在模式中着重加密近地面的垂直分层,使用中期数值预报模式(T106L19)预报场作为初值背景场和侧边界。采用美国污染潜势预报方法,在模式预报输出场中,通过对近地面层的混合层高度和混合层平均风速的判定,预测未来空气污染气象条件,并用SO_2实测值进行检验。

广西对流尺度数值天气预报模式系统建设与效益评估

广西现运行的对流尺度数值天气预报模式系统基于华南短临预报模式CMA-GD(R1)经本地化开发建立。介绍了该模式系统所采用的新技术:包括三维静力参考大气、迭代式SISL方案、多进程并行I/O、并行Nudging同化等,分析了业务运行情况及模式预报初步检验结果。应用实践证明,模式系统可以高效稳定运行,提供了逐12min更新、预报时效为6h的模式预报产品,为强天气短时临近预报提供参考。

中尺度大气模式MM5简介

本文介绍了中尺度非静力大气模式 MM5 的动力框架、模式物理过程计算和参数化方法以及模式系统流程。

一次江淮大暴雨嵌套数值模拟试验

利用 MM5非静力平衡模式 ,设计了未嵌套、两重和三重嵌套模式方案 ,对 1 999年 6月 2 3日一次江淮大暴雨过程进行了实际资料的降水个例试验 ,重点讨论了嵌套对数值模拟结果的影响。结果表明 :嵌套后 ,随着水平分辨率的提高 ,模拟的降水量越来越大 ;三重嵌套的中间层细网格已经可以把雨区范围、降水中心位置、降水强度比较接近实况地模拟出来 ,最内层细网格中模拟出若干个 β中等尺度降水中心 ;

青藏高原东北部区域性大到暴雨的诊断分析及数值模拟

利用NCEP时间间隔为6h的1°×1°的格点资料、常规探测资料和MM5V3.4版非静力中尺度模式对2003年7月29～30日高原东北部的区域性大到暴雨过程进行诊断分析和数值模拟,研究该过程的天气形势、物理量场配置和卫星云图的演变特征及复杂地形的影响。结果表明,南亚高压西部副型是高原东北部大到暴雨天气过程的主要流型,对大到暴雨预报有一定的指示意义。云系的叠置可为高原及邻近地区的暴雨预报提供重要的依据。MM5非静力中尺度模式对高原大到暴雨天气过程有一定的模拟能力,可为高原暴雨的进一步诊断分析提供高分辨率资料。高原大到暴雨过程的水汽初始源地,有直接水汽源和陆地水汽源。暴雨盛期,物理量场配置与平原地区不同。低层辐合和气旋性涡度的加强所产生的强上升运动是造成较大降水的原因,中低层出现θse的Ω型场是一种不稳定的层结,暴雨区出现在暖舌中。高原东北部的特殊河谷地形及叠加在高原大地形上的中尺度地形对冷暖空气的作用对暴雨过程至关重要,地形在其中的作用主要是动力性的。

考虑半高连续填充墙约束的框架柱抗震性能研究

为研究实际震害,探讨半高连续填充墙约束下的钢筋混凝土框架柱的抗震性能,设计了两组两跨框架模型进行拟静力试验,对比分析半高连续填充墙对柱抗震性能的影响。使用Perform-3D软件建立宏观数值模型,填充墙构件使用对角斜撑杆件模拟,考察半高连续填充墙的约束效果。分析结果表明:填充墙破坏增加结构耗能,滞回曲线更饱满且具备较优的延性,填充墙对柱有明显约束作用,改变了柱构件原本的破坏模式;数值模拟结果与试验结果一致。鉴于填充墙对结构受力变形影响较大,将其视为非结构构件,忽略其对整体结构的作用是不妥的。

吉林省MM5(MRF)中期模式分季节分系统24-48小时降水能力检验

本文通过2006年1月1日到2008年12月31日共3年1095天0-48小时全省50站的降水预报性能进行检验,找出省内MM5(MRF)模式对吉林省24、48小时一般性降水、灾害性天气(暴雨、暴雪)和晴雨(雪)预报能力,以及MM5(MRF)模式对吉林省范围内的降水落区预报、降水量级预报等几个方面预报的效果,希望可以在今后的工作中给业务人员以参考应用。

管线系统抗震性能研究方法综述

现代公共建筑非结构构件的投资比远远大于结构构件的建造成本比例,非结构构件在地震中的破坏会造成巨大经济损失。作为一种典型的非结构构件,管线系统的破坏往往导致建筑丧失给水、排水以及消防等多重使用功能。从拟静力试验、动力试验、振动台试验、数值模拟及易损性分析等角度对管线系统抗震性能研究方法进行了系统总结,介绍各类研究方法的应用实例及其利弊,并对管线系统抗震性能研究方法的发展方向进行了展望。