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基于气溶胶三维变分同化天津PM_(2.5)数值预报研究

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中国环境科学 2021年第12期41卷 5476-5484页

作者：杨旭唐颖潇蔡子颖韩素芹董琪如杨健博朱玉强樊文雁天津市环境气象中心天津300074 中国气象局-南开大学大气环境与健康研究联合实验室天津300074 天津市气象科学研究所天津300074

基于气溶胶三维变分同化技术,建立天津空气质量数值模式气溶胶同化模块,通过天津地区两次重污染过程同化模拟敏感性试验,分析了观测资料范围对同化结果的影响,并结合一个月的滚动预报试验,分析了气溶胶同化对天津地区PM_(2.5)数值预报... 详细信息

基于气溶胶三维变分同化技术,建立天津空气质量数值模式气溶胶同化模块,通过天津地区两次重污染过程同化模拟敏感性试验,分析了观测资料范围对同化结果的影响,并结合一个月的滚动预报试验,分析了气溶胶同化对天津地区PM_(2.5)数值预报效果的影响,以期为提升天津空气质量预报能力提供支撑.结果表明:气溶胶同化各控制变量背景误差水平相关系数的衰减尺度约50km,垂直方向上400m高度与模式底层的相关系数衰减至0.6左右;观测资料范围对同化结果影响显著,仅采用天津地区观测数据进行同化,对重污染过程期间天津地区PM_(2.5)浓度模拟的影响时效约12h,采用模拟区域内所有观测数据进行同化影响时效可持续24h以上,且模拟效果更优;采用三维变分同化技术,实现地面PM_(2.5)观测资料同化,天津地区PM_(2.5)数值预报效果显著提升,预报值和实况值之间的相关系数由0.74增加到0.87,均方根误差由32.3μg/m^(3)减小为22.4μg/m^(3),平均相对误差由39.9%减小为27.1%;同化对模式初始时刻的改进效果最明显,随时间同化效果衰减,14h内改进效果最佳,对24h PM_(2.5)浓度预报也有明显改进.

关键词：气溶胶资料同化三维变分数值预报

一种蒸发波导的集合诊断方法及其数值预报应用

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电子学报 2019年第5期47卷 1049-1057页

作者：王石高山红中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100 海参指挥保障大队战场环境保障室北京100161

基于Babin模型并分析了海上蒸发波导对气象输入参数的敏感性,引入数值天气预报中集合预报的思路,提出了一种新的蒸发波导诊断方法——集合诊断方法(Babin_Ens法).运用它对中国近海4个岛屿站点的实测数据进行了波导诊断结果的对比验证,发... 详细信息

基于Babin模型并分析了海上蒸发波导对气象输入参数的敏感性,引入数值天气预报中集合预报的思路,提出了一种新的蒸发波导诊断方法——集合诊断方法(Babin_Ens法).运用它对中国近海4个岛屿站点的实测数据进行了波导诊断结果的对比验证,发现:与Babin模型(Babin法)相比,Babin_Ens法使波导高度与强度偏差的平均改进率分别达到了23.49%与19.29%.进一步尝试运用Babin_Ens法对WRF (Weather Research and Forecasting)模式的预报信息进行了蒸发波导的数值预报,波导高度与强度预报偏差的平均改进率分别提高了14.01%和16.92%.研究表明,集合诊断可以显著地提高波导信息的诊断准确度,是一种改进蒸发波导诊断准确度的可行途径.

关键词：蒸发波导 Babin模型集合诊断 WRF模式数值预报

海底地震有限断层破裂模型对近场海啸数值预报的影响

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地球物理学报 2016年第3期59卷 1030-1045页

作者：王培涛于福江原野闪迪赵联大国家海洋环境预报中心北京100081 国家海洋局海啸预警中心北京100081 国家海洋环境预报中心海洋灾害预报技术研究国家海洋局重点实验室北京100081

快速准确的海啸源模型是近场海啸精确预警的关键.尽管目前还没有办法直接对其进行正演定量计算,但是可以通过多源地震、海啸观测数据进行反演或联合反演推算.不同的海啸源可能导致不同的预警结论,了解不同类型海啸源适用性、评估海啸源... 详细信息

快速准确的海啸源模型是近场海啸精确预警的关键.尽管目前还没有办法直接对其进行正演定量计算,但是可以通过多源地震、海啸观测数据进行反演或联合反演推算.不同的海啸源可能导致不同的预警结论,了解不同类型海啸源适用性、评估海啸源特征差异对近场海啸的影响,无论对于海啸预警还是海啸模拟研究尤为重要.本文评估分析了6种不同同震断层模型对2011年3月11日日本东北地震海啸近场数值预报的影响,重点对比分析了有限断层模型与均一滑动场模型对近场海啸产生、传播、淹没特征的影响及各自的误差.研究表明:近场海啸波能量分布主要取决于海啸源分布特征,特别是走向角的差异对海啸能量分布影响较大;有限断层模型对海啸灾害最为严重的39°N以南沿岸地区的最大海啸爬坡高度明显优于均一滑动场模型结果;综合对比DART浮标、GPS浮标及近岸潮位站共32个站次的海啸波幅序列结果发现有限断层模型整体平均绝对/相对误差比均一滑动场模型平均误差要低,其中Fujii海啸源的平均绝对/相对误差最小,分别是0.56m和26.71%.UCSB海啸源的平均绝对/相对误差次之.3个均一滑动场模型中USGSCMT海啸源模拟精度最高.相对于深海、浅海观测站,有限断层模型比均一滑动场模型对近岸观测站计算精度更高.海啸源误差具有显著的方向性,可能与反演所采用的波形数据的代表性有关;谱分析结果表明Fujii海啸源对在12至60min主频波谱的模拟要优于UCSB海啸源.海啸源中很难真实反映海底地震破裂过程,然而通过联合反演海啸波形数据推算海啸源的方法可以快速确定海啸源,并且最大限度的降低地震破裂过程与海啸产生的不确定性带来的误差.

关键词：海底地震有限断层破裂模型近场海啸谱分析 Dart浮标数值预报联合反演

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数值预报产品在气象预报中的应用

中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2022年第7期 0161-0163页

作者：刘珂内蒙古自治区气象台内蒙古呼和浩特010051

客观预报的方法通常情况下是数值天气模式系统的延伸,是智能网格预报中非常重要的技术支持。数值预报模式是现阶段天气预报业务的基础,但是因为受到初始场误差、有限的模式分辨率、不完备的物理参数化以及近似边界条件等因素制约,天气... 详细信息

客观预报的方法通常情况下是数值天气模式系统的延伸,是智能网格预报中非常重要的技术支持。数值预报模式是现阶段天气预报业务的基础,但是因为受到初始场误差、有限的模式分辨率、不完备的物理参数化以及近似边界条件等因素制约,天气预报的误差长期存在。在数值预报的过程中,合理、客观、定量的预报方式是连接数值模式以及保证预报准确性的桥梁。在天气预报中,客观的预报方式可以对海量的数值预报模式进行处理,保证预报业务流程的最优化,同时还可以推动智能网格预报业务流程的升级。

关键词：数值预报气象预报应用

关于我国地震数值预报路线图的设想——汶川地震十周年反思

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科学通报 2018年第19期63卷 1865-1881页

作者：石耀霖孙云强罗纲董培育张怀中国科学院大学中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049 湖北省地震局武汉430071

汶川地震发生已经十年了.汶川地震造成了巨大损失,但是汶川地震未能预测,是中国地震工作者心头永远的痛,对地震预测研究的反思是一个重要课题.中国地震局系统反思报告认为,＂汶川地震未能预测,一是地震成因尚不清楚;二是地震前兆机理尚... 详细信息

汶川地震发生已经十年了.汶川地震造成了巨大损失,但是汶川地震未能预测,是中国地震工作者心头永远的痛,对地震预测研究的反思是一个重要课题.中国地震局系统反思报告认为,＂汶川地震未能预测,一是地震成因尚不清楚;二是地震前兆机理尚不清楚;三是经验预报的局限性和不确定性;四是地震前兆时空演化特征尚不十分清楚;五是尚未形成全球地震预测研究机制[1]＂.反思注意到＂地震预测基础性研究落后＂.

关键词：地震发生汶川数值预报路线图地震预测中国地震局时空演化特征地震工作者

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自升式插桩船桩靴承载力数值预报研究

自升式插桩船桩靴承载力数值预报研究

作者：田宝涛哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着海上风电工程的迅猛发展,自升式插桩船在海上风机安装中的应用越来越广泛。自升式插桩船的突出特点是依靠桩腿插入海底土层来维持其稳定性并进行施工作业,若海底土层的土体强度太小,自升式插桩船受到的承载力不足,则会产生桩腿穿刺... 详细信息

随着海上风电工程的迅猛发展,自升式插桩船在海上风机安装中的应用越来越广泛。自升式插桩船的突出特点是依靠桩腿插入海底土层来维持其稳定性并进行施工作业,若海底土层的土体强度太小,自升式插桩船受到的承载力不足,则会产生桩腿穿刺土层甚至断裂的现象,严重威胁自升式插桩船的稳定性与安全性,甚至自升式插桩船在插桩过程中时常遭受到风浪流的影响,在风浪流作用下产生的插桩船运动也会对桩靴承载力产生一定的影响,因此在海底土质和风浪流条件影响下的插桩船桩靴承载力的研究有重要的工程实际意义。本文采用ABAQUS软件,结合桩的弹性理论和黏土的弹塑性理论,运用有限元方法,开展自升式插桩船单桩贯入黏土的数值预报研究。在数值求解中采用动态隐式算法求解了黏土层的地基承载力,采用动态显式算法求解了黏土的回流临界高度。在验证了数值预报方法准确性的基础上,重点研究了自升式插桩船的桩腿与桩靴的几何尺寸、海底黏土的软硬程度、插桩船的插桩速度和插桩船的运动对桩靴承载力的影响规律,进而研究了单桩在受到水平与垂向运动影响时的桩靴底面的受力分布特性。通过数值预报研究得出:自升式插桩船在单层、均质黏土中的桩靴承载力受插桩船桩靴底面尺寸影响最大,桩靴底面的宽度和长度对桩靴承载力的影响程度分别为19%和11%。其次为插桩船水平运动的影响,插桩船的水平运动使得桩靴承载力明显增大,同时还改变了桩靴底面土压力的分布,使桩靴底面土压力分布更不均匀。相比前两者,黏土的不排水抗剪强度和插桩船的垂向运动对桩靴承载力的影响程度较小,都小于3%。此外,桩腿半径和插桩速度对桩靴承载力基本没有影响。

关键词：自升式插桩船桩靴承载力黏土回流数值预报

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2018年7月琼东上升流数值预报个例分析

海洋预报 2021年第5期38卷 40-46页

作者：张志远林士伟钟建王燕肖斌王关锁中国人民解放军91001部队北京100161 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061

利用浪潮流耦合模式FIOCOM的2018年7月上半月琼东上升流预报产品,与全球混合坐标模式HYCOM数据,以及MW_IR和OSTIA两类卫星数据融合产品进行比较分析。研究结果表明:FIOCOM模式较好地刻画了2018年7月上半月琼东上升流区域的位置以及该区... 详细信息

利用浪潮流耦合模式FIOCOM的2018年7月上半月琼东上升流预报产品,与全球混合坐标模式HYCOM数据,以及MW_IR和OSTIA两类卫星数据融合产品进行比较分析。研究结果表明:FIOCOM模式较好地刻画了2018年7月上半月琼东上升流区域的位置以及该区域海洋表层及次表层冷水上翻和离岸流显著等陆架区上升流特征。4类产品温度场的比较分析表明:FIOCOM模式对2018年7月上半月琼东上升流的预报准确性优于HYCOM预报结果。

关键词：上升流琼东数值预报卫星遥感

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渤海海雾数值预报系统建立及应用

海洋预报 2021年第5期38卷 60-66页

作者：史得道吴振玲高山红杨悦天津海洋中心气象台天津300074 天津市气象台天津300074 中国海洋大学山东青岛266100

利用WRF中尺度数值模式,基于循环三维变分数据同化方案,选择合适的参数化方案,建立了渤海海雾数值预报系统并进行业务应用,为渤海海雾预报提供具有参考价值的海雾客观预报产品。经过对2016—2017年20次渤海海雾过程统计检验,发现海雾数... 详细信息

利用WRF中尺度数值模式,基于循环三维变分数据同化方案,选择合适的参数化方案,建立了渤海海雾数值预报系统并进行业务应用,为渤海海雾预报提供具有参考价值的海雾客观预报产品。经过对2016—2017年20次渤海海雾过程统计检验,发现海雾数值预报系统对海雾过程预报准确率达到60%,预报效果较好。

关键词：海雾数值预报 WRF 循环3DVAR同化

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船后螺旋桨空泡数值预报及试验对比(英文)

船舶力学 2016年第3期20卷 233-242页

作者：刘登成周伟新中国船舶科学研究中心船舶振动噪声重点实验室江苏无锡214082 中国船舶科学研究中心江苏省绿色船舶技术重点实验室江苏无锡214082

文章研究了湍流模型对螺旋桨空泡计算结果的影响,结果表明常用的湍流模型均可较好地预报螺旋桨空泡形态。采用RANS求解器,结合SST k-ω湍流模型和Sauer空化模型,数值模拟了船后螺旋桨空泡。用对称面边界条件处理自由表面,滑移网格技术... 详细信息

文章研究了湍流模型对螺旋桨空泡计算结果的影响,结果表明常用的湍流模型均可较好地预报螺旋桨空泡形态。采用RANS求解器,结合SST k-ω湍流模型和Sauer空化模型,数值模拟了船后螺旋桨空泡。用对称面边界条件处理自由表面,滑移网格技术处理螺旋桨旋转,时间步长为1°。螺旋桨空泡模拟结果与大型循环水槽试验结果进行了对比,虽然由于计算网格稀疏的原因没能捕捉到螺旋桨梢涡空泡,但螺旋桨空泡随空间角度的动态行为与试验观察结果吻合较好。

关键词：空泡螺旋桨船体数值预报