Integration schemes with substepping algorithms for creep analysis in geomaterials     

Roberto Quevedo  Pedro Firme  Deane Roehl 《国际地质力学数值与分析法杂志》2019,43(7):1467-1487

This paper describes a robust and efficient methodology for predicting displacements, deformations, and stresses in geomaterials that are susceptible to creep. The methodology is based on two integration schemes, which consider substepping algorithms. The first scheme is used for integrating space-time relations in a global sense, whereas the second scheme is used for integrating stress-stain relations in a local sense. Different from previous studies, both integration schemes are easy to implement and general in the sense that they can be applied to any type of creep law. Through an in-house finite element simulator, several numerical tests are performed. They include triaxial and wellbore closure analyses considering soft soils and salt rocks. The results show that the combination of both schemes leads to stable and accurate solutions with reduced computational time.  相似文献   

Response to the paper by H. Zia,B. Lecampion “Explicit versus implicit front advancing schemes for the simulation of hydraulic fracture growth” (Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech., 2019, 43 (6), 1300–1315)     

Aleksandr Linkov 《国际地质力学数值与分析法杂志》2020,44(16):2254-2259

The response presents three comments, which (i) explain theoretical background for the success of the explicit front advancing scheme by Zia and Lecampion (comment 1), (ii) suggest possible extensions (comment 2), and (iii) pay attention on expected limitations of the scheme to be checked by the authors in numerical experiments (comment 3). The response does not intend to present novel results: it is entirely based on known results published in the references cited.  相似文献   

海气动量通量研究综述   总被引：1，自引：0，他引：1  

冯兴如  李水清  尹宝树 《海洋科学》2018,42(10):103-109

海气界面动量通量也称为风应力,是海流和表面海浪的主要驱动力,是海洋从大气获得动量的重要途径。因此,合理可靠的海洋表面风应力的参数化对于海洋、大气和波浪以及气候模式的准确预报都具有非常重要的科学意义和实用价值。对风应力拖曳系数的参数化是风应力参数化的主要内容。近来的观测发现,风应力拖曳系数随着风速的增加出现了先增后减的趋势,同时还与海面的波浪状态以及海流有关。基于观测或理论分析,目前已经得到了一系列的风应力拖曳系数计算方法或公式,有的考虑了海浪的作用,有的没有,但这些方案大都是适合中低风速,在高风速下的适用性还有待检验。本文回顾了目前在海气动量通量观测和参数化方面的研究进展,并建议应增加高风速下风速、海流以及海浪等的同步观测,以进一步完善风应力参数化方案。  相似文献   

基于回归模型的热带气旋条件下的海表降温参数化方案设计     

韦骏  刘欣  蒋国庆 《海洋学报(英文版)》2018,37(1):1-10

Combining a linear regression and a temperature budget formula, a multivariate regression model is proposed to parameterize and estimate sea surface temperature(SST) cooling induced by tropical cyclones(TCs). Three major dynamic and thermodynamic processes governing the TC-induced SST cooling(SSTC), vertical mixing, upwelling and heat flux, are parameterized empirically using a combination of multiple atmospheric and oceanic variables:sea surface height(SSH), wind speed, wind curl, TC translation speed and surface net heat flux. The regression model fits reasonably well with 10-year statistical observations/reanalysis data obtained from 100 selected TCs in the northwestern Pacific during 2001–2010, with an averaged fitting error of 0.07 and a mean absolute error of 0.72°C between diagnostic and observed SST cooling. The results reveal that the vertical mixing is overall the pre dominant process producing ocean SST cooling, accounting for 55% of the total cooling. The upwelling accounts for 18% of the total cooling and its maximum occurs near the TC center, associated with TC-induced Ekman pumping. The surface heat flux accounts for 26% of the total cooling, and its contribution increases towards the tropics and the continental shelf. The ocean thermal structures, represented by the SSH in the regression model,plays an important role in modulating the SST cooling pattern. The concept of the regression model can be applicable in TC weather prediction models to improve SST parameterization schemes.  相似文献   

水文模型与陆面模式耦合研究进展   总被引：18，自引：0，他引：18  

雍斌  张万昌  刘传胜 《冰川冻土》2006,28(6):961-970

水文模型与陆面模式耦合是目前全球变化研究中的热点问题,如何实现分布式水文模型与陆面过程模式的双向耦合,并将其有机嵌入大气模式中,是未来大气环流模式(GCM)和区域气候模式(RCM)发展和完善的重要目标之一.在简单介绍陆面过程模式和水文模型发展历程的基础上,对水文模型和陆面过程耦合研究的国内外进展进行了综述,指出了模式耦合中存在的共同问题和未来工作的研究要点.最后,探讨了分布式水文模型与陆面模式耦合在全球变化研究框架中的地位与意义,并展望了陆面水文过程发展的主流趋势和研究方向.  相似文献   

Comparison of different land-surface perturbation methods in short-range ensemble forecasts          下载免费PDF全文

Zhibo Gao  Jiangshan Zhu  Yan Guo  Xiaodong Yan  Xiujuan Wang  Huoqing Li  Shuwen Li 《大气和海洋科学快报》2021,14(3):60-65

为了比较不同陆面扰动方法对短时集合预报的影响,本研究设计了陆面模式扰动实验(LSMPE),初始土壤湿度扰动实验(ISMPE),陆面-大气耦合系数扰动实验(LCCPE)以及大气扰动对照实验(GEFSPE).结果表明,在三组陆面扰动实验中,LSMPE能代表最大的不确定性且误差最小;ISMPE的离散度要比LCCPE稍大,但是耦合系数的减弱能有效降低区域平均降水量.然而,所有陆面扰动实验产生的离散度均小于GEFSPE,这表明未来有必要将陆而扰动与大气扰动相结合,以使得模式能代表更多的不确定性.  相似文献   

基于CWRF的中国近海热带气旋集合模拟及其对物理参数化方案的敏感性研究          下载免费PDF全文

Wenru Shi  Haishan Chen  Xin-Zhong Liang 《大气和海洋科学快报》2021,14(1):22-26

为评估CWRF模式的降尺度能力和其热带气旋模拟对物理参数化方案的敏感性,本文利用ERI再分析资料驱动CWRF在30km网格上对1982-2016年中国近海热带气旋开展了一次集合模拟.结果表明:CWRF与ERI均能模拟出热带气旋的季节变化和年际变化形势且均存在低估,但相较ERI,CWRF的降尺度技术和集合模拟可以再现更多的热带气旋,显著减少低估.年际变化结果提升最为明显,它对积云方案最为敏感,其次是边界层,陆面和辐射方案,对云和微物理方案较弱.该研究为应用CWRF理解和预报热带气旋提供了参考.  相似文献   

CWRF对青藏高原气温和降水模拟效果的综合评估          下载免费PDF全文

徐蓉蓉  梁信忠  段明铿 《大气科学学报》2021,44(1):104-117

利用CWRF(Climate-Weather Research and Forecasting model)对中国区域气候的31 a多物理集合模拟试验,分析了该模式对青藏高原气温和降水的模拟效果及其对水平分辨率和物理过程参数化方案的敏感性。结果表明:1)CWRF降尺度全面改善了全球模式对高原气温和降水的模拟,使气温年循环的均方根误差减小近1℃,月降水量年循环的均方根误差减小10~40 mm,同时显著提高了各月气温和降水与实测资料年际变化的相关系数,最高提升0.6;2)模式分辨率对降水模拟有显著影响,不同分辨率模拟降水差异高达60 mm(54%),模拟偏差随分辨率提高先降低后上升,转折在30 km左右;3)物理过程参数化方案对气温和降水模拟影响显著,不同方案模拟的各月平均气温相差1~4℃,夏季各月降水量相差20~100 mm,其中对气温模拟影响最大的是辐射方案,对降水影响最大的是积云方案。本文为CWRF局地优化对物理参数化及水平分辨率等如何选择提供了依据。  相似文献   

Validation for a tropical belt version of WRF: sensitivity tests on radiation and cumulus convection parameterizations          下载免费PDF全文

SUN Bi-Yun  BI Xun-Qiang 《大气和海洋科学快报》2019,(3):192-200

对基本气候态和降水日变化的分析是检验模式模拟性能、理解模式误差来源的重要手段。为了评估出对热带气候模拟效果较好的物理参数化方案组合,本文应用WRF带状区域模式,主要比较了四种积云对流参数化方案:NewTiedtke、Kain-Fritsch、newSAS、Tiedtke,和两种辐射参数化方案:RRTMG和CAM,对热带带状区域的气候模拟结果。研究表明:使用NewTiedtke积云对流参数化方案和RRTMG辐射方案的试验,表现出对气温、降水及降水日变化等综合性最好的模拟性能;NewTiedtke积云对流参数化方案能模拟出较好的降水空间分布和降水日变化位相分布特征;与RRTMG辐射方案相比,CAM辐射方案会使温度模拟偏低,特别是陆地上更明显,这种陆地上的冷偏差可能主要来源于Tmin的模拟偏冷。  相似文献   

波浪在珊瑚岸礁礁坪上传播变形的数值研究          下载免费PDF全文

陈洪洲  毕春伟  高俊亮 《水科学进展》2018,29(2):252-259

波浪的传播变形对珊瑚岛礁附近的营养物质输送以及近岸珊瑚沙运动都起着关键的作用,同时也是礁盘顶部建筑物在设计和施工过程中需要重点考虑的因素,因此,对波浪在礁坪上的传播变形进行研究具有重要意义。利用FUNWAVE 2.0数值模型模拟了不规则波浪在不同形状岸礁上的传播变形过程,讨论了礁前斜坡坡度以及珊瑚底面粗糙程度对波浪在礁坪上传播变形的影响。结果显示,随着礁坡斜率增大,不对称度参数绝对值的增长趋势逐渐变缓,波浪在光滑礁坪上的不对称度绝对值要略大于粗糙底面上的值,而不同地形下计算得到的波浪偏度参数则基本相同。说明礁坡坡度对波浪的不对称度特征具有显著影响,礁坪粗糙度的影响则相对较小,而上述因素对波浪偏度的影响则完全可以忽略。给出了考虑这两个影响因素的礁坪区域内波浪偏度和不对称度经验公式。  相似文献