影响夏季青藏高原横切变线演变的动力和热力作用分析          下载免费PDF全文

高媛  姚秀萍  李山山  王晓芳 《大气科学》2022,46(2):486-500

青藏高原横切变线（简称切变线）是引发青藏高原夏季暴雨的主要天气系统之一。本文基于欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,简称ECMWF）提供的ERA-5再分析资料,选取14个生成于6~8月、生命史为38小时且引发高原暴雨的切变线个例进行合成分析,探究动力和热力作用对夏季切变线生成和强度演变的影响。结果表明:（1）500 hPa切变线生成于伊朗高压和西太平洋副热带高压两高之间的鞍形场中,处于580 dagpm闭合低值中心和272 K高温中心内,比湿大值区的北侧;200 hPa南亚高压北部边缘、西风急流入口区南侧。（2）切变线强度表现出明显的日变化特征,在当地时间（LT=UTC+6h）23时最强,13时最弱。（3）涡度收支诊断表明,青藏高原上空高低层散度变化对切变线强度变化具有指示意义,500 hPa涡度最大值（最小值）出现时间滞后于辐合作用最大值（最小值）3小时。（4）切变线演变过程中,切变线发展时位涡随之增大。位涡收支诊断表明,青藏高原上空的水汽和非绝热加热对切变线的生成和发展演变起到重要作用。当边界层感热加热增强时,低层辐合增强,上升运动增强,在充足的水汽配合下,凝结潜热释放使非绝热加热中心抬高至大气中层,从而有利于切变线生成及发展。  相似文献   

地形追随垂直运动方程在南疆极端暴雨中的诊断分析          下载免费PDF全文

周括  冉令坤  蔡仁  屈涛  陈蕾 《大气科学》2022,46(3):745-761

针对2021年6月15～17日发生在昆仑山脉北坡的南疆极端暴雨过程,本文综合考虑地形对暴雨发生、发展的作用后,利用地形追随坐标控制方程并采用Boussinesq近似推导建立了地形追随坐标的非静力平衡广义垂直运动方程。诊断结果表明,经向气压梯度力耦合经向散度项（项一）、垂直气压梯度力耦合纬向散度项（项二）和非绝热加热经向梯度项（项三）是激发暴雨垂直运动发展演变的三个主要强迫项。项一体现了偏北风逐渐增强,在昆仑山脉的阻挡下导致经向辐合增强,触发了垂直上升运动。经向气流辐合始终是对流活动最主要的强迫过程,其次为纬向气流辐合。在地形追随坐标形式下,经向和垂直气压梯度能够增强项一和项二。对流发展阶段,水汽辐合与非绝热加热过程增强了非绝热加热经向梯度,促进了垂直上升运动发展。在地形的影响下,对流层中高层西风过山气流波动特征明显。重力波活动导致的高层辐散进一步促进了山脉迎风坡对流活动。经向和纬向气流辐合、非绝热加热过程以及重力波活动等多个因素共同造成了此次南疆极端暴雨。  相似文献   

2020年5月17日和6月1日山东强冰雹风暴双极化特征分析          下载免费PDF全文

刁秀广 《山东气象》2021,41(1):68-81

利用济南、青岛和烟台S波段双偏振多普勒天气雷达资料和常规观测资料以及天气实况,对2020年5月17日和6月1日两次强对流天气过程的关键环境物理量和风暴低层强冰雹区偏振量、三体散射、强冰雹衰减等偏振特征等进行了分析。结果表明:1)两次强对流天气都具有大的温差和强垂直风切变,中层较干。5月17日山东半岛0～6 km垂直风切变更强,低层湿度更大,湿球0 ℃层高度较低,是产生多个超级单体风暴并出现特大冰雹的关键物理量。2)5月17日城阳风暴低层强冰雹区具有适中的差分反射率（ZDR）和偏小的相关系数CC及偏大的差分相移率（KDP）。ZDR多在0.30～2.60 dB之间,平均为1.50 dB;CC多在0.900～0.965之间,平均为0.931;KDP多在2.0～6.3(°)·km-1之间,平均为4.1 (°)·km-1。少量融化的冰雹粒子和大的雨滴导致适中的ZDR和偏大的KDP。3)6月1日长清风暴低层强冰雹区具有偏小的ZDR和偏小的CC及大的KDP。ZDR多在-0.12～1.50 dB之间,平均为0.68 dB;CC多在0.925～0.970之间,平均为0.950;KDP多在4.0～7.6 (°)·km-1之间,平均为5.8 (°)·km-1。高浓度的液态雨滴和融化的小冰雹粒子导致大的KDP。4)三体散射、旁瓣回波、衰减及波束非均匀填充(nonuniform beam filling,NBF)等特征可作为冰雹识别判据。衰减特征在ZDR产品上表现较为明显,风暴核后侧较长径向上出现负值区,显著衰减可作为特大冰雹的判据。NBF仅在CC产品上有明显特征,风暴核后侧较长径向上CC明显较小。  相似文献   

陆域蒸散的测算理论方法:回顾与展望     

刘元波  邱国玉  张宏昇  杨永辉  张寅生  王权  赵文智  贾立  吉喜斌  熊育久  鄢春华  马宁  韩淑敏  崔逸凡 《中国科学:地球科学》2022,(3)

蒸散是地球水分循环与能量转换的关键环节.陆域蒸散的精准测算是地球物理、生物乃至环境过程研究的共同科学难题.以英国Dalton和Penman等人为代表的开创性工作,以及大气边界层湍流交换理论与实验的不断发展,奠基了现代主流的蒸散测算方法.20世纪90年代以来技术趋于成熟的涡动相关系统和卫星遥感等观测手段,跨越寒带到热带、干旱区到湿润地区,涵盖水体、湿地、森林、农田、草地、裸地、城市等不同下垫面类型,极大地拓展了对蒸散过程认知的深度和广度;捕捉了诸如地表夜间蒸散、蒸散迟滞现象、非均匀下垫面的湍流间歇、平流关联的岛屿效应、下垫面转捩效应等新的现象和事实,对经典相似性理论和蒸散测算理论等提出了新的挑战;最大熵增蒸散模型和非参数化蒸散模型等新方法和新理论的萌芽已经出现.与此同时,点位高频观测和航空航天遥感技术构筑了从植物气孔到叶片、植株、冠层、景观、流域等跨尺度测算手段,在地表蒸散过程观测及机理解析上,形成纵向深化及横向综合的新进展.陆域蒸散新理念、新模型、新技术的综合性发展,成为突破蒸散精准测算难题的基础条件,这将为揭示地球系统的水-热-碳循环机理等全球性重大基础理论问题,为满足农业灌溉与粮食安全、水资源精细化管理与生态环境保护、城市热环境调控与全球升温适应对策等国家重大需求,提供更为严谨坚实的科学理论依据和实验支撑.  相似文献   

陆相页岩油研究进展及开发地质面临的问题     

印森林  谢建勇  程乐利  吴有鑫  朱柏宇  陈恭洋  赵俊威 《沉积学报》2022,40(4):979-995

针对页岩油开展了广泛文献调研,在页岩油概念的提出、演化及研究历程基础上,对陆相页岩油资源量分布、类型和潜力及若干关键问题等研究进展进行了综述,提出了陆相页岩油效益开发面临的关键开发地质问题。具体如下:1）阐述了页岩油概念的由来及最新定义。国内外页岩油均历经三个发展阶段,对页岩油的理论认识不断深入,开发效果和水平逐渐提升。我国陆相页岩油资源丰富、潜力巨大,是今后一个时期的重点攻关对象。2）陆相页岩油可按不同方式进行分类。按成熟度演化阶段划分固态有机质阶段、滞留烃阶段、液态烃阶段、液态烃裂解天然气阶段等四类;按源储组合类型划分源储共存型、源储分离型和纯页岩型三类;按开发方式分为夹层型、混积型、页岩型和裂缝型四类。3）陆相页岩油在细粒岩分类及沉积模式、源储岩石微观特征、富集机制、“七性特征”和工业化开采技术等方面取得了较大的进展。4）陆相页岩油源储结构表现出极强的非均质性,亟待加强细粒页岩沉积超高频基准面旋回对比模式、半深湖—深湖相低级次构型单元成因及分布模式、相控储层质量差异分布模式和地质工程一体化及甜点快速评价等开发地质方面的研究,以提高页岩油开发经济效益和采收率。  相似文献   

玄武岩纤维堵漏体系在高海拔非开挖钻进中的应用研究          下载免费PDF全文

周生伟  孙平贺  苏卫锋  周梦迪  夏余宏烨  周明明  左雷彬  王李昌 《探矿工程》2022,49(3):139-145

高海拔地区实施非开挖水平定向钻进时,裂隙发育地层的泥浆漏失不仅会影响泥浆的有效循环,还会形成大量的岩屑床,导致钻具过度磨损、摩阻异常增大、有效孔径减小等问题。针对西藏某地钻遇花岗岩裂隙,采用近景摄影测量技术对其进行量化表征,得到该区裂隙地层的缝宽<4 mm;提出采用玄武岩纤维作为裂隙封堵主剂,并建立随钻玄武岩纤维堵漏配方体系,实验结果表明：采用3、6和9 mm多级组合的玄武岩纤维堵漏效果最好,3 mm纤维复合惰性材料形成骨架结构,6和9 mm纤维可发挥一定强度的“加筋”作用。现场随钻实验结果表明：采用玄武岩纤维堵漏后,泥浆中固相含量下降幅度减少了13.14%,有效保障了长距离裂隙山体的有效、绿色、安全钻进。  相似文献   

应力幅值比对土-结构接触面非共轴特性影响研究     

冯大阔  张建民 《岩土力学》2022,43(11):3047-3058

运用80 t大型三维多功能土工试验机（3DMAS）,进行了不同应力幅值比下粗粒土与结构接触面大型三维循环直剪试验,深入分析了应力控制往返椭圆剪切路径下接触面切向位移、非共轴角和剪切柔度等三维力学特性以及应力幅值比的影响规律。应力控制往返椭圆剪切路径下,接触面产生了明显的x向和y向位移、非共轴角和剪切柔度。x向和y向位移幅值、剪切柔度峰值均随循环剪切的进行逐渐减小而后趋于稳定,表现出演化特性。非共轴角受切向应力幅值及切向应力增量方向共同影响,其最值、稳定值随循环周次基本保持不变;正向剪切时非共轴角最大值（最小值）与反向剪切时最小值（最大值）基本出现在同一位置。接触面剪切柔度与非共轴角随旋转角度的变化趋势相反,剪切柔度的增加会抑制非共轴角的发展,反之亦然,两者对立统一。应力幅值比对接触面切向位移间椭圆关系及其时程变化形式、切向应力位移类椭圆关系等影响较小,主要影响切向位移幅值及其偏移程度、切向位移间椭圆关系的长短轴大小及方向、切向应力位移类椭圆关系的长短轴大小、非共轴角的数值及其随旋转角度的变化形式和最值出现位置、剪切柔度随旋转角度的变化形式和峰值及其产生位置等。应力幅值比越大,切向位移幅值越大、向负向偏移越大,剪切柔度峰值越大,随循环剪切的进行减小的速率越慢。应力幅值比ξ_τ=1和ξ_τ≠1时接触面非共轴角和剪切柔度随旋转角度的发展变化形式差别很大。  相似文献   

贯入角度对截齿破岩性能与几何排布的影响研究     

肖建成  卢景景  周辉  徐福通  冯春 《岩土力学》2022,43(12):3372-3384

截齿贯入角度是双轮铣槽机布齿系统设计中的关键因素之一。基于连续−非连续单元法（CDEM）,建立截齿不同角度冲击贯入破岩的数值模型,通过断裂能本构模型实现岩体弹性−损伤−断裂的破裂过程,开展截齿有效角度50º～90º区间内的9组冲击贯入破岩模拟,研究贯入角度对截齿破岩性能的影响规律,讨论贯入角度对截齿几何排布的影响,总结布齿系统的截齿几何排布规律。结果表明,当贯入角度从90º降低到50º时,岩体由张拉−拉剪破裂向剪切−拉剪破裂转变,截齿平均贯入力与破碎程度提高,截齿的跃进式侵入特性的显著性减低;贯入角度为75º～90º的第I类截齿与小于55º的第III类截齿在破岩中起辅助作用,贯入角度为55º～75º的第II类截齿可在岩体内部产生范围较大的水平非贯通裂隙,在布齿系统破碎岩体过程中发挥主要作用;2个第II类截齿先后贯入岩体可较好地破碎截线间的岩体,可构成一类基本破岩单元,多个基本破岩单元按照正弦线形式排布,由此形成了一种布齿系统设计方法。研究成果为完善双轮铣槽机布齿系统设计方法,打破国外在双轮铣槽机布齿系统设计方法上的技术壁垒提供了理论基础。  相似文献   

中扬子地区上奥陶统—下志留统五峰组—龙马溪组页岩纵向非均质性及主控因素     

王川  董田  蒋恕  张钰莹  杨柳青  梁兴  王高成 《地质科技情报》2022,41(3):108-121

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排水沟附近农田潜水蒸发计算的渗流力学方法     

林飞  任红蕾  韦婷  陶月赞 《地球科学进展》2022,(5):484-495

潜水蒸发计算方法通常依据潜水水位消退规律建立经验和半经验公式,或是依据土壤—植物—大气连续体建立的SPAC模型。但在设置排水沟控制潜水水位的地段,潜水水位的消退受沟渠排水与潜水蒸发的共同影响,需建立特定水文地质条件下的渗流力学算法。结合实际观测统计制度,将潜水蒸发及灌溉回归等变量离散成阶梯函数;将设置滚水坝的排水沟,概化为水位稳定不变的第一类边界,建立沟渠边界控制下含阶梯函数型源汇项的潜水非稳定渗流模型;利用Laplace变换给出模型解析解,并通过数值法验证解析解的可靠性。依据模型的解,建立利用潜水水位动态实测数据逐日计算潜水蒸发强度的递推公式,讨论沟渠边界的影响;以安徽淮北平原的一个实例,演示方法应用过程与步骤。计算农田潜水蒸发的渗流力学方法,原理上有别于基于潜水位消退规律或SPAC模型的现行算法,且新方法可清晰反映边界条件的影响,计算所需参量较少,易于实际应用。  相似文献