冰雹形状及重复加载对叶表皮细胞壁仿生结构撞击损伤影响分析

为了提高纤维轻量化构件的冰雹载荷防护性能,基于高垂直刚度特性的叶表皮细胞壁仿生结构(a biomimetic isosceles trapezoid corrugated lattice cellular, bio-ITCLC),构建基体为涤纶纤维层合材料的仿生夹层结构数值模型,分析了冰雹形状、速度及重复撞击对叶表皮细胞壁仿生夹层结构力学行为及动态损伤的影响。结果表明:撞击接触力随冰雹形状的变化而改变,在相同撞击速度条件下,接触力峰值、初始上升率均随冰雹接触面的增大而提高,但加载时间减小;柱形及锥形冰雹的接触力峰值随撞击速度的增大而线性增长,半球形冰雹的接触力峰值与撞击速度呈抛物线关系。bio-ITCLC仿生夹层结构在柱形、半球形和锥形冰雹下的损伤模式分别为撞击区域屈曲压溃而引起纤维断裂、压痕导致的纤维断裂及基体开裂、仿生芯层与上层面板的分层失效。重复撞击并不改变仿生结构的失效模式,但bio-ITCLC仿生夹层结构的基体分层及累积损伤范围随冰雹重复撞击次数的增加而显著增大。

多普勒雷达V型缺口特征在冰雹预报预警中的应用分析

利用山西4部C波段多普勒天气雷达基数据和地面观测资料,对2009-2017年山西出现的38次多普勒雷达V型缺口特征进行统计分析,研究多普勒雷达V型缺口特征与降雹的对应关系,总结V型缺口对冰雹的预报预警指标,并在2018-2022年开展实时业务应用,对V型缺口特征及预报预警指标进行检验并订正。结果表明:降雹在V型缺口出现后开始,在V型缺口消失前结束;降雹概率与V型缺口起始高度无明显的对应关系;V型缺口对应的上升气流高度≤4 km时无降雹;V型缺口理想的观测仰角为2.4°~6.0°,最佳观测仰角为2.4°;强回波区呈现“蝴蝶状”是降雹最强阶段。降雹开始阶段预报预警指标及关注点:(1)V型缺口有弱回波区或有界弱回波区;(2)初始V型缺口沿径向长度>30 km,当≤30 km时上升气流伸展高度要超过4 km;(3)平均径向速度具有低层辐合高层辐散特征。满足以上3点可预报有冰雹出现,如果V型缺口首先在6.0°仰角观测到,可预报有大冰雹出现(直径大于1 cm),并立即发布预报预警信号。冰雹持续期间预报预警指标及关注点:(1)>50 dBZ强回波中心连续下降且回波顶高>10 km;(2)V型缺口对应的弱回波区呈倾斜状;(3)弱回波区或有界弱回波区稳定维持;(4)当在0.5°仰角观测到V型缺口时可预报冰雹仍在持续;当强回波区呈现“蝴蝶状”,可预报降雹强度增强;(5)当V型缺口最大垂直液态水含量>22 kg·m^(-2)、垂直液态水含量跃增量>26 kg·m^(-2)、垂直液态水含量密度>3.6 g·m^(-3)时,出现冰雹的概率较大。

双多普勒雷达观测在一次雹云结构中的应用

利用常州站和泰州站双多普勒天气雷达探测数据,结合常规观测资料和ERA5再分析资料,综合分析了2019年7月6日一次强对流天气过程的天气形势、雷达回波强度演变特征和双多普勒雷达反演的三维流场信息。重点利用双多普勒雷达径向速度资料反演出格点流场,并结合回波特征分析雹云的结构。结果表明:强对流天气过程中,江苏受高空冷涡影响,在高空冷槽、高空急流、低层切变线和地面辐合线的配置条件下,形成了上干冷、下暖湿的层结不稳定结构。本次过程中,雹云不仅具有典型的强对流单体雷达回波特征,在中层强回波中心处,还有明显的“S”型水平流场结构。雹云的低层,是明显的辐合与旋转配置的水平流场。深厚的零线结构是成雹的典型特征。

多个超级单体风暴诱发的EF3级强龙卷特征分析

2021年6月25日内蒙古锡林郭勒盟太仆寺旗发生了历史罕见的EF3级强龙卷,导致6人死亡,大量建筑物等严重损毁。利用常规高空和地面观测、区域自动气象观测站、FY4卫星云图、河北省张北CB型多普勒雷达等观测资料,以及NCEP(1°×1°)逐6 h再分析资料对这次强龙卷过程进行分析。结果表明:此次龙卷发生在前倾槽不稳定层结环境背景下,较强的对流层中低层条件不稳定(850 hPa与500 hPa温度垂直减温率约为7.7℃·km-1)、低层丰富的水汽、中等强度的对流有效位能和强的0~6 km垂直风切变为超级单体风暴形成提供了有利环境背景。此外,0~1 km风矢量差为8 m·s^(-1),抬升凝结高度为1.0 km,为超级单体龙卷的发生提供了相对有利的环境条件。与地面干线伴随的辐合线触发了产生龙卷的母风暴,随后演变为超级单体,其雷达反射率因子呈现典型的钩状回波、低层暖湿气流入流缺口、低层弱回波区和中高层回波悬垂,以及中等强度的中气旋等特征;龙卷的生成和消亡过程中有三个超级单体风暴相继形成,都呈现为孤立的对流风暴形态,龙卷发生在其中一个超级单体钩状回波的顶端,在前侧上升气流和后侧下沉气流交界处,雷达分析的基于中气旋强度演变的龙卷可能起始时间和路径与现场调查时间十分吻合。除了强龙卷,这系列超级单体还产生了大冰雹和直线型对流大风(雷暴大风),强回波中心自低到高明显倾斜,最大反射率因子高达65 dBz,径向速度图上除了有中等强度的中气旋,还存在明显的中层径向辐合,超级单体风暴形成时垂直累积液态水含量(VIL)值高达73 kg·m^(-2),VIL密度达到4~5 g·m^(-3),这些雷达回波特征指示大冰雹的存在,而中层径向辐合是雷暴大风的雷达回波特征。

一次致灾冰雹的超级单体风暴雷达回波特征分析

利用石河子C波段多普勒天气雷达资料,对2010年6月28日下午发生在准噶尔盆地南缘石河子垦区北部沙漠边缘地带的强冰雹超级单体风暴的雷达回波演变特征进行了详细分析。结果表明,该超级单体风暴前进方向的右侧出现了弓形回波,左前侧和右后侧分别出现了"V"字型缺口;沿入流方向穿过最强回波位置的反射率因子垂直剖面呈现出典型的有界弱回波区、回波悬垂和有界弱回波区左侧的强大回波墙,最大回波强度出现在沿回波墙狭长区域的下部,其值达到70dBz;相应的径向速度上出现了中气旋,该中气旋的发展和维持使得超级单体弓形回波发展并维持;强冰雹发生在有界弱回波区、垂直累积液态水含量大值区和中气旋重合的区域内;可用中气旋提前30min预警短时冰雹,其反射率因子垂直剖面上的宽大有界弱回波及其回波悬垂和回波墙下部的强回波中心强度(70dBz)可作为预警大冰雹的预警指标。

基于链码信息的雹云识别及冰雹落区定位

提出了一种新的码字处理方法,使得由Freeman链码得到的最小和统计方向码具有起始点不变性、旋转不变性,基于最小和统计方向码的方向熵具有尺度不变性。另外,还针对雹云的形状特征,提出了一种基于码字的统计计算方法,该方法能够有效鉴别出雹云的特定形状,为定位落雹区提供了重要前提。实验结果表明本文方法处理速度快,模板匹配准确性和稳健性较高,冰雹落区定位准确。

说“冰雹”

汉语指称雹子的“冰雹”一词集中分布在长江中下游一带,其连续分布区是一个略呈马蜂形的东北–西南向宽带。这种特定的地理分布格局跟“冰雹”一词的形成有关。在马蜂形宽带的南边,是“雹”或“雹子”一类说法的连续分布区,北边则是“冷子”一类说法的连续分布区。“冷子”是“雹(子)→冰蛋子→冷蛋子→冷子”这一词汇替换演变的结果。因此“冰雹”一词是历史上中原地区的“冰蛋子”和它南边的“雹(子)”两种词形互相接触所产生的混合词形,这就解释了为何会在长江中下游出现东北–西南向的“冰雹”带状分布区。

天气雷达反射率因子图像中三体散射自动识别

三体散射的准确识别可以有效降低强冰雹的误警率、提高预报强冰雹的时效性.在详细分析三体散射产生机理的基础上,将三体散射按照其图像特点定义成2种类型.设计标准模板,在将搜索区域进行标准化变换的配合下成功解决了楔状的、短的三体散射的自动识别;用链码技术将走向一致的区域边界的比例定量地描述出来,以此解决长直的三体散射的自动识别.实验表明,该方法对短三体散射的区域断裂和长三体散射的远端粘连具有不敏感性,对三体散射的总击中率达到94.8%,误警率不足1%.

冕宁县带状雹云特征的初步探讨

本文以凉山州沪沽雷达站的回波资料为基础,分析带状雹云出现的天气背景、雷达回波特征及生命史过程,并用一次典型个例加以详细说明。

华北地区降雹时空分布特征

应用 1 991～ 2 0 0 0年华北地区基本站资料 ,统计分析了华北地区降雹的时空分布特征。结果表明 :( 1 )与阴山山脉以及太行山脉有关的主要降雹高频区 ,组成了“T”型分布特征 ;( 2 )从旬或候雹日演变看 ,冰雹年变化具有三峰型 ;( 3)降雹日变化有季节性特点。

贵州“5.15”极端风雹天气过程的环境场和雷达回波特征

2021年5月15日贵州东北部发生了一次极端风雹天气过程。本文利用常规观测资料以及加密自动气象站、探空、卫星、多普勒天气雷达等资料,分析了该过程的环境场和雷达回波特征。结果表明:(1)此次极端风雹天气发生在低层暖湿和对流层中下层(500 hPa以下)具有显著条件不稳定的环境下,冷锋前沿的地面辐合线是其触发机制,切变线南侧暖湿气流输送和较强的垂直风切变有利于对流风暴的维持和加强。(2)贵州东北部较大的温度递减率和对流有效位能,强的垂直风切变,较低的自由对流高度是冰雹和雷暴大风发生的有利条件。雷暴系统过境使受其影响的测站风速急增、气压猛升、气温骤降,表现为典型的强雷暴系统过境特征。(3)雷暴系统由初始线状多单体逐渐形成分布不规则的多单体风暴系统。雷暴单体在反射率因子图上呈现出强回波中心超过60 dBz及其南侧高反射率因子梯度和中高层明显回波悬垂特征。造成下击暴流的雷暴单体的弓形回波特征明显,并伴有前侧入流缺口、后侧“V”型缺口及中层4—8 km高度强径向气流辐合(MARC)特征;而造成冰雹的雷暴单体的钩状回波特征十分明显,同时伴有较大垂直积分液态水含量(VIL)、较高回波顶高、强风暴顶辐散以及三体散射现象。

基于三方合作博弈的网约车联盟收益分配研究

针对各种网约车都在以自己的营销方式和管理手段来抢占网约车市场,导致网约车市场发展不平衡问题,采用合作博弈理论系统分析滴滴出行、神州专车、优步在网约车市场中的收益情况.以Shapely值模型为基础,考虑资源投入、风险水平、客户满意度等影响因素,对收益分配模型进行优化,并通过算例分析,验证优化模型的合理性.