基态位涡径向分布对浅水涡旋系统动力稳定性的影响分析          下载免费PDF全文

刘爽  钟玮  刘宇迪 《地球物理学报》2018,61(6):2207-2219

本文基于正压浅水模型，分析基态位涡（Potential Vorticity：PV）结构对热带气旋（Tropical Cyclone：TC）类涡旋系统稳定性及其波动特征的影响.通过引入基态PV结构参数：宽度δ（眼墙内外边界涡度发生陡变的半径长度之比）和中空度γ（眼心相对涡度与内核区域平均相对涡度之比），设计具有相同基流最大切向风速和最大风速半径的170组不同基态PV环结构的敏感性试验，并讨论了不同基态PV结构下涡旋系统最不稳定波数（the most unstable wavenumber：MUWN）和系统最不稳定模态（the most unstable mode of System：MUMS）的特征频率及其不稳定增长率的大小.结果指出：当PV环较宽，系统表现为低波数最不稳定，相应的MUMS为低频波且增长率小；当PV环较窄，系统表现为高波数不稳定，且PV环越实最不稳定波数越高；当PV环窄且空时，MUMS均为中高频波动，且不稳定增长率随PV环的宽度变窄和中空度变空而明显增大.分析典型PV结构下系统演变特征可知，当PV环较宽，MUMS表现为具有平衡约束的低频波动的线性不稳定特征；当PV环趋向窄且空时，MUMS的平衡性约束趋向弱化，同时不稳定增长表现为明显的指数型增长.进一步讨论系统内部非对称结构的形成和传播机制发现，对于弱不稳定的PV环来说，低波数波最不稳定的特征波动具有典型涡旋Rossby波特征；而对于强不稳定的PV环来说，高波数不稳定的特征波动混合波性质明显.  相似文献   

基态位涡径向分布对浅水涡旋系统演变的影响分析Part Ⅱ:扰动发展和结构变化          下载免费PDF全文

刘爽  钟玮  刘宇迪 《地球物理学报》2018,61(9):3592-3606

本文在基态位涡（Potential Vorticity，PV）径向分布和基态涡旋强度对热带气旋（Tropical Cyclone，TC）类涡旋系统稳定性特征影响的研究基础上，结合理想试验和数值模拟诊断分析基态PV径向分布对扰动增长和系统结构变化的影响.基于线性正压浅水模型，设计三种典型基态PV中空结构下基态涡旋强度对系统稳定性影响的敏感性试验.结果表明：基态涡旋的强度主要影响稳定性的强弱，强度越强，不稳定增长率越大，而基态PV径向分布对系统最不稳定波动性质起着决定作用.分析不同波数下扰动的发展及不同波数间扰动的相互作用可知，对于宽且实的PV环，系统稳定性主要取决于低波数不稳定，且最不稳定波数扰动的发展具有明显的优势地位；对于窄且空的PV环，系统稳定性主要取决于高波数不稳定，且多个高波数下增长最快模态的不稳定增长率值十分接近.利用模态线性叠加法讨论扰动增长对系统结构变化的影响表明：最不稳定波数的扰动发展对系统结构变化有关键影响，而多个波数的扰动不稳定增长相当时，不同波数的扰动发生相互作用从而影响系统结构变化.最后，利用实际个例模拟资料分析基态PV径向分布及其变化对TC结构和强度的影响表明：TC内核区出现的多边形眼墙结构与当前时刻基态PV径向分布所决定的最不稳定波数有很好的对应关系，同时基态PV径向分布变化所反映出的系统动力稳定性强弱与TC强度发展阶段具有很好的相关性.  相似文献   

Analysis of the interannual variability of annual daily extreme water levels in the St Lawrence River and Lake Ontario from 1918 to 2010          下载免费PDF全文

Ali A. Assani  Raphaëlle Landry  Stacey Biron  Jean‐Jacques Frenette 《水文研究》2014,28(13):4011-4022

We compared the interannual variability of annual daily maximum and minimum extreme water levels in Lake Ontario and the St Lawrence River (Sorel station) from 1918 to 2010, using several statistical tests. The interannual variability of annual daily maximum extreme water levels in Lake Ontario is characterized by a positive long‐term trend showing two shifts in mean (1929–1930 and 1942–1943) and a single shift in variance (in 1958–1959). In contrast, for the St Lawrence River, this interannual variability is characterized by a negative long‐term trend with a single shift in mean, which occurred in 1955–1956. As for annual daily minimum extreme water levels, their interannual variability shows no significant long‐term change in trend. However, for Lake Ontario, the interannual variability of these water levels shows two shifts in mean, which are synchronous with those for maximum water levels, and a single shift in variance, which occurred in 1965–1966. These changes in trend and stationarity (mean and variance) are thought to be due to factors both climatic (the Great Drought of the 1930s) and human (digging of the Seaway and construction of several dams and locks during the 1950s). Despite this change in means and variance, the four series are clearly described by the generalized extreme value distribution. Finally, annual daily maximum and minimum extreme water levels in the St Lawrence and Lake Ontario are negatively correlated with Atlantic multidecadal oscillation over the period from 1918 to 2010. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

“五江一河”的洪水特征及其对跨流域调水量的制约——三评“红旗河工程”构想     

赵希涛  魏乐军 《地球学报》2020,41(1):91-105

在上文阐明"五江一河"径流量的年际变化及各节点具体径流量要比"红旗河工程"构想少得多的基础上,本文依据前人资料和成果,进一步阐述这些河流的径流量,在年内分配的不均匀性与洪水特征,及其对跨流域调水量的制约作用。研究表明:"五江一河"在11月到翌年4月,径流量只占全年总径流量的12.09%~21.84%,月均只有2.01%~3.64%,为冬、春季枯水期。其径流量只比拟调水比例20%或21%的月均值1.67%或1.75%略多。如此之少的水量,只能维系流域内的生态、生产及生活用水,而不能跨流域调水。何况"红旗河"中、下游在冬季结冰期也难以进行调水。每年6月份到9月份的4个月,"五江一河"径流量占全年径流量的53.3%~88.3%,甚至8月份的月径流量可达全年总径流量的17.8%~29.6%,属于汛期。根据径流量的实际数据,一年当中可供调水时间段只有丰水与平水期的6个月或汛期的3~4个月,要比"红旗河工程"构想的全年调水的时间大大缩短。在可资跨流域调水的每年5—10月份的时间窗口中,如果按原构想的月均调水流量占年径流量的比例1.67%(按20%计)或1.75%(按21%计)进行调水,则"五江一河"的年调水总量仅为153.25×10^8m^3(按20%计)或161.50×10^8m^3(按21%计)。仅为原构想调水量600亿m^3的1/4,充其量不足27%。在丰水与平水期的6个月中实现年径流量20%或21%的年调水比例,就意味将月调水比例从占年径流量的1.67%或1.75%增加为3.33%或3.50%。这样,"五江一河"的年调水总量可达到306.50×10^8m^3或323.00×10^8 m^3。此调水方案,导致调水河道截面积或工程规模增加一倍,但调水量也只有原构想的大约一半或至多54%。如果将调水目标强行设定为600亿m^3,那么"五江一河"的调水比例将提高到占年径流量的27.1%(南水北调西线工程开展前),或除金沙江和雅砻江之外的其它调水河流的39.0%(南水北调西线工程完成后),"红旗河"的建设规模势必大大增加,这也意味着工程难度大大增加,意味着工程建设与运行成本大大增加,意味着洪水、地震与地质灾害的危险性大大增加。"五江一河"实际可调水量比"红旗河"构想严重减少,使人不禁会对"红旗河"工程立论的科学基础和科学依据提出质疑。  相似文献   

黄河干流头道拐河段凌汛期小流量过程变化及其影响因素研究     

全栋  李超  路新川  史小红  杨朝霞 《冰川冻土》2020,42(2):620-628

黄河干流内蒙古段河道冬季流凌封河期， 河道水量除一部分转化为冰量外， 很大一部分转化为槽蓄水量而贮存在河道中， 导致下游头道拐河段出现小流量过程， 上游河道流量转化为槽蓄水量和贮存的冰量越大， 小流量持续时间越长， 开河期发生凌汛洪水风险越高。通过对1998 - 2016年头道拐站凌讯期流量变化过程分析， 重新界定了小流量上限阈值为330 m³·s^-1， 并且以此值为标准进行小流量过程研究， 分别采用R/S极差分析法、 Fourier变换分析法对近年来小流量过程变化特征进行分析； 结合非线性概率Logit模型和Probit模型对小流量过程的影响因素进行讨论。结果表明： 小流量持续天数变化呈现缩短趋势； 同时， 小流量过程与上游相对来水之间变化关系显著且过程同步， 而滞后于河道槽蓄水量变化过程； 通过Logit模型和Probit模型分析各影响因素变化时相应小流量持续时间变化的响应概率大小， 明确河道冰流量是小流量过程第一影响因素， 气温条件是小流量过程的决定因素， 首封位置和相对来水量是小流量过程重要影响因素。  相似文献   

移动荷载对桥梁动力响应的影响研究——以开裂预应力混凝土简支梁为例     

谢颖川  高静  刘长玲  刘迪 《震灾防御技术》2020,15(3):510-518

混凝土桥梁在工作过程中会产生裂缝，为分析移动荷载对开裂混凝土桥梁结构刚度的影响，对开裂梁动力响应进行分析。建立简支T梁桥有限元模型，并将移动荷载施加至有限元模型中。根据简支T梁桥破坏横向分布位置和强度的不同，研究不同工况下各梁荷载横向分布及不同移动速度对裂缝扩展宽度的影响。结果表明，数值模拟结果能较好地验证计算模型的准确性；在较大的移动荷载作用下，混凝土开裂，导致结构刚度减小、位移增大；随着移动荷载和速度的增加，开裂时间增加，结构刚度降低，持续时间增加，位移增大，使结构响应呈现明显非线性。  相似文献   

重载铁路水泥改良膨胀土路基填料动弹模量及阻尼比研究     

商拥辉  徐林荣  黄亚黎  陈钊锋 《工程地质学报》2020,28(1):103-110

动弹模量与阻尼比是土动力学分析中的重要力学参数,考虑重载铁路荷载特征定量分析水泥改良膨胀土的动模量和阻尼比的较少。依托蒙西至华中地区铁路煤运通道(简称蒙-华铁路)工程为背景,采用南阳邓州市大山寨膨胀土,通过在不同频率、围压、固结比及动应力幅值下的持续振动三轴试验,研究了水泥掺量3%和5%水泥改良膨胀土的动弹模量及阻尼比,并与膨胀土素土进行对比分析。结果表明:水泥掺量3%和5%改良膨胀土的最大动弹模量约为膨胀土素土的3~4倍;在动弹模量-应变曲线中,动应变小于0. 002时表现为陡降段,动弹模量随动应变增长降幅达70%,而动应变大于0. 002时降幅较小,动弹模量随动应变增长趋于稳定;动弹模量随围压、频率、水泥掺量增加而增大,阻尼比随围压、固结比增加而减小;低应变水平下,固结比与动模量成正相关关系,高应变水平下,固结比与动弹模量成负相关关系。同时,对动弹模量及阻尼比进行了归一化分析,建立了估算动弹模量及阻尼比的经验公式。  相似文献   

Dynamic mechanisms controlling the topography of Longmenshan area   总被引：1，自引：0，他引：1  

Xie  Yuan  Li  Yongdong  Xiong  Xiong 《中国科学:地球科学(英文版)》2020,63(1):121-131

The Longmenshan fault, which defines the eastern edge of the Tibetan Plateau, is one of the steepest margins of the plateau with a sharp elevation drop of about 4 km over a distance less than 100 km across the Longmenshan fault. The mechanism which is responsible for controlling and maintaining the elevation difference is highly debated. Using multiple observations including seismic velocity model, Moho depth, effective elastic thickness of the lithosphere, we conducted a quantitative study for elucidating the contributions from crust and lithospheric mantle by an integrated analysis of lithospheric isostasy and flexure. It is shown that the topography of the Longmenshan fault is supported by both lithospheric isostasy and flexure statically, and lower crustal channel flow and mantle convection dynamically. Different mechanisms have different weights for contribution to the topography of the Songpan-Ganzi block and the Sichuan Basin. The static and dynamic support contribute roughly the same to the topographic difference of ~4 km between the two sides of the Longmenshan fault. The static topographic difference of ~2 km is mainly resulted from the lithospheric isostasy, while the dynamic one of ~2 km is contributed by the uprising of the accumulated material in the lower crust beneath the Songpan-Ganzi block and the downward drag force caused by the upper mantle convection under the Sichuan Basin. It is thus suggested that the lower crustal flow and upper mantle convection are dynamic forces which should be taken into account in the studies on the dynamics in the Longmenshan and surrounding regions.  相似文献   

南海北部海域油气资源调查技术及其应用研究——震源子波检测及模拟分析          下载免费PDF全文

曾宪军  翟继锋  韦成龙 《海洋技术学报》2019,38(2)

在野外采集中考察气枪的稳定性以及室内进行确定性子波反褶积处理,都要求能够获得气枪阵列的实时远场子波。从震源子波检测方法出发,阐述了近场子波采集、幅值转换及记录流程,并列举出实测近场子波时需要考虑解决的问题;接着介绍了震源远场子波的获取方法和主要途径;震源近场子波及远场子波的实测方案,检测震源子波所需的仪器设备和采集技术方法。文中分析了气枪子波的气泡干扰问题,虚反射与后续气泡震荡间的关系以及吸收衰减对子波的影响,并根据实测远场子波,对齐氏和范氏两种气体模型进行了模拟效果对比,结果表明:采用范氏气体模型所模拟的子波与实际子波更为吻合,模拟出的气枪的子波波形、振幅大小、气泡周期上,与业界通用的Nucleus软件的模拟结果吻合较好,在后续的使用中将继续优化。  相似文献   

辽东湾海洋工程可靠性设计的海冰参数选取     

马玉贤  关湃  许宁  许有良  袁帅  刘永青  于福祥 《海洋工程》2019,37(3):136-142

海冰参数的合理取值是海洋工程海冰灾害风险评估的重要内容。利用1950—2018年的冰情等级(5个等级)数据,进行了1950—2018、1950—1990、1991—2018三种情景下的回归分析,确定了不同时期的冰情等级概率分布密度函数。利用鲅鱼圈雷达观测站2002—2017年的海冰现场实测资料,分别对鲅鱼圈附近海域一般冰厚、最大冰厚、最小冰厚进行概率分布拟合。基于上述概率分布结果,给出不同冰情等级的重现期,进而对海冰作业条件给出的设计参考值进行评价。结果表明:1990年以后2级、3级冰情重现期相对1990年之前变小,4级、5级冰情重现期相对1990年之前变大,规范给出重现期范围已不能代表辽东湾冬季海冰情况。本研究成果可为辽东湾海洋工程可靠性设计提供重要数据支撑。  相似文献