对流允许尺度区域气候模拟的研究进展

与以往的区域气候模式相比,对流允许区域气候模式不再依赖于对流参数化方案,其精细的分辨率可以显式表示深对流过程,在夏季对流降水的日变化和极端降水事件模拟等方面具有明显增值能力,是区域气候模拟的发展方向。对现有的对流允许尺度区域气候模拟研究进行了较为详细的回顾和介绍,简述了对流允许尺度区域气候模式中比较重要的物理过程及外部驱动条件的影响,总结了以往对流允许尺度区域气候模拟的研究成果以及当下所面临的挑战和对未来的展望,以期对中国及东亚区域对流允许区域气候模拟的研究提供有益参考。诸多研究表明,对流允许区域气候模拟作为一种有前景的气候模式,可提供更加可靠的区域尺度的气候信息。

对流允许尺度区域气候模拟和未来预估的最新进展

伴随着近年来高性能计算资源的快速提高,模式的水平分辨率逐渐精细化。对流允许尺度(分辨率为4 km及以上)区域气候模式已成为当前区域气候模式发展和应用的主要方向之一。通过文献调研对对流允许尺度区域气候模式的4种建模方式、相比于传统分辨率区域气候模式的增值能力以及未来气候预估进行了回顾和总结。对流允许尺度区域气候模式无需使用对流参数化方案就可以显式表示深对流过程,在一定程度上改善了模式对复杂地形和地表强迫的表现能力。对流允许尺度区域气候模式在模拟降水特征(降水日变化、持续时间、次日尺度降水强度和短时强降水强度)、积雪特征(雪深和覆盖率)、中尺度对流系统特征(数量和周期)、热带气旋特征(强度、路径)以及城市热岛形态等方面存在显著增值能力。目前,对流允许尺度区域气候模式仍然存在诸多挑战和不确定性,今后可利用更高分辨率数据集、改进的云微物理过程和边界层参数化方案以及更高性能的计算资源,进一步提高对流允许尺度区域气候模拟和应用能力。

基于DIC方法的混凝土允许损伤尺度试验研究

基于数字图像相关(DIC)技术研究了混凝土损伤尺度的测试方法。开展三点弯曲梁断裂试验,获得了裂缝扩展过程中任意荷载时刻的损伤尺度,研究了“允许损伤尺度”随试件尺寸及骨料最大粒径的影响。采用理论方法对允许损伤尺度进行了计算。结果表明:DIC方法获得的荷载-裂缝口张开位移与采用夹式引伸仪测量结果较吻合,理论与试验所得允许损伤尺度结果对比较好,验证了该文方法的可靠性。此外,允许损伤尺度随试件尺寸增大而逐渐增大,但增幅变缓,随骨料最大粒径的增大而逐渐减小。

混凝土Ⅲ型裂缝的损伤断裂准则

把损伤理论引入到混凝土的断裂分析中去 ,推导出了混凝土 型裂缝在静动力荷载下缝端附近损伤长度的计算公式 ,提出了基于允许尺度概念的损伤断裂准则 ;用圆柱体试件测定了混凝土断裂韧度 K c。

有限尺寸混凝土试件允许损伤尺度的解析研究

该文基于允许损伤尺度的概念,应用William级数形式的裂缝尖端应力场展开式,获得基于前三阶级数的裂尖应变场,进而考虑应力松弛的影响,推导了允许损伤尺度的解析表达式。以有限尺寸的混凝土三点弯曲梁试件为例,将允许损伤尺度试验值与该文理论值进行比较分析,分析了不同阶数对应的混凝土允许损伤尺度的变化规律。结果表明:该文所提的混凝土允许损伤尺度的理论值与试验值吻合较好;应力级数解展开至T应力项确定的允许损伤尺度大于奇异项和展开至三次高阶项确定的允许损伤尺度,展开至T应力项确定的允许损伤尺度更接近试验值。

随机物理集合预报研究进展

考虑模式不确定性的集合预报是集合预报理论研究与业务应用的重要方面。模式不确定性主要源于大气在时间与空间方面的数理简化与有限数值计算,以及物理过程本身的非完美构造。当前盛行方法包括多模式法、多物理过程法以及随机物理法。本文旨在梳理随机物理集合预报研究进展、应用效果、主要方法、存在问题等方面,归纳相关理论和技术试验结果及科学问题,并探讨未来值得探索与研究的方向,为随机物理集合预报深入应用,以及集合预报相关理论从业人员提供参考与借鉴。