岛屿地形对极地低压和热带气旋发展的线性理论模型和观测资料分析

基于轴对称和热成风平衡系统,研究了柱坐标系中的线性涡旋动力学方程组的初值问题,分析了岛屿地形对极地低压和热带气旋类涡旋的影响,同时分析了感热和潜热,摩擦和地形在极地低压和热带气旋类涡旋的强度和结构演变中的作用.通过对地形影响下的流体运动的径向和法向速度,以及垂直速度和流体运动的不稳定增长率的分析指出,流动和地形的相互作用对极地低压和热带气旋类系统的强度和结构演变起着非常重要的作用.在岛屿山脉地形的迎风坡上,地形强迫的径向入流气流和垂直上升运动有利于极地低压和热带气旋类涡旋的加强和发展,有利于加强流体的不稳定增长率.但是,在山脉地形的背风侧,地形强迫的径向入流气流和垂直下沉运动,有利于极地低压和热带气旋类涡旋的减弱和消亡,有利于减弱流体的不稳定增长率.同时,基于气象观测资料分析了2003年12月19日发生在日本海上的一次极地低压生消和演变过程,所得到的观测事实和理论分析具有较好的一致性,并在此基础上讨论了极地低压和台风涡旋,斜压背风涡旋和斜压锢囚涡旋的生消机制和演变特征的异同.

岛屿地形下的核电厂护岸防洪设计研究

对国内第一个岛屿地形下核电厂的护岸防洪设计进行了研究,提出直立式护岸结构方案以满足核电厂防洪和避让毗邻海岛的要求。在波浪数值模拟计算结果基础上,开展了波浪整体物理模型试验、波浪局部整体物理模型试验和波浪断面物理模型试验,对护岸的越浪量和结构稳定性进行了优化验证。研究结果表明,岛屿地形下,波浪破碎和波能集中导致护岸堤身坡脚处波高增大,须加高挡浪墙和优化挡浪墙结构型式;在相同的越浪量标准下,采用直立堤结构相对斜坡堤结构对应的护岸挡浪墙的高程须明显加高;利用部分海岛地形斜坡高地作为厂区护岸一部分时,原状海岛地形斜坡高地处的波浪爬高效应明显,须加高邻近护岸挡浪墙的高程。

岛屿地形对涡旋Rossby波传播影响的研究

首先在静止基本状态下,从线性f平面极坐标浅水方程出发,利用WKB方法求解方程,在理论上给出了一类由于地形βeff作用引起的Rosbby波的传播特征解,此类Rossby波类似于涡旋Rossby波(VRW),其中地形βeff作用与台风涡旋基态的垂直相对涡度径向梯度作用相似,此分析解可帮助理解地形对涡旋Rossby波的影响作用.在此基础上,利用一个高分辨率的浅水模式具体讨论了圆形、类似于台湾岛屿椭圆地形对VRW传播以及结构特征变化的影响.结果表明,地形对VRW的传播速度,台风内区的非对称结构的变化均构成影响.当台风位于地形东南一定距离处,与无地形相比,涡量向内向外传播均增强,扰动能量增大,涡量环绕地形中心沿等高线顺时针方向移动,局域风速增大,并形成尺度为几十公里左右的强局域风速区,平均风速减小.

岛屿地形对热带气旋强度影响的数值模拟研究

本文用理想数值模拟分析的方法,在MM5模式中构造对称初始涡旋,在理想的环境场中发展为成熟的TC并移动经过从台湾岛抽象出的岛屿地形,揭示岛屿对TC强度和结构影响的机理。结果表明,理想模拟试验的方法对TC强度及结构变化的模拟具有很好的可靠性和客观性;TC中心登岛至到达岛屿山顶过程中,由于岛屿地形的抬升作用使得垂直方向上产生了局地的狭管收缩效应,使得TC在通过时强度短暂加强;TC在过岛过程中,风速垂直结构以及暖心结构的对称性会因地形的抬升和扰动影响而破坏,同时二者的大值区范围缩小;TC在过岛时,暖心结构在中高层分裂成一大一小2个部分,低层暖心偏离TC低压中心而伸向地面,TC由准正压系统变为斜压系统,使得TC整体强度减弱;次生低压对翻山后的TC中心的吸引融合加速了其过山后的北折过程;TC过岛后强度减弱十分明显,这是由于岛屿地形对环流摩擦阻力较大,对水汽供应的减弱和阻断,以及对TC对称结构的破坏。

岛屿型复杂地形地貌条件下有效风能分布的甚高分辨率数值模拟

利用MM5作为风能模拟模式,以地形复杂、气候背景特殊的海陵岛地区为研究区域,采用甚高分辨率(水平分辨率200m,最高垂直分辨率是10m)的模式设计,模拟了秋季海陵岛地区的风资源分布。研究表明,中尺度数值模式MM5的甚高分辨率的模式设计可以作为复杂海岛地形风资源评估的有效手段;海陵岛地区有效风能密度的大值区多数位于150～200W·m^(-2)之间,这说明我国沿海地区复杂地形地貌条件下潜在的风能资源完全可以开发利用,并需要更加深入而客观的评估。

复杂岛屿海域的台风浪局地特征模拟与分析——以舟山海域为例

为了研究舟山海域复杂地形条件下的台风浪特征,在高分辨数值模拟中采用了利用海图资料处理复杂岛屿地形分布的方法,利用WAVEWATCHⅢ和SWAN模式相嵌套模拟了影响该海域的西北行路径的典型台风浪过程。分析表明,舟山海域的东南部、东北部、西北部、内部海域受台风的影响各不相同,台风浪特征分布与海域的岛屿分布、水深分布等因素密切相关,各个海区的台风浪局地特征明显。

复杂群岛海域海浪数值模拟方法及试验

在复杂群岛海域海浪模拟中,发展一种综合利用水深数据和高分辨率海岸线数据优化计算网格和在海浪数值计算中引入次网格地形效应的方法,充分描述多岛屿复杂地形分布对海浪模拟的影响。通过理想试验和实际应用表明:采用该方法后,在计算网格分辨率水平上,充分考虑了海岸和多岛屿地形对海浪传播的作用和多岛屿的次网格效应,数值计算结果有明显改善。

海啸后印度地图可能要修改

印度洋海啸发生后，专家们开始研究，海啸是否已经改写了印度南部群岛的地形。4日，一架经常飞过这些岛屿上空的飞机机长说：“过去10年中我一直在这些岛屿上方飞来飞去。现在我要告诉你，这些岛在海啸过后看起来已经有所不同了。这些岛发生了变化。”