短时分析

2024-09-16

短时分析(精选12篇)

短时分析 篇1

摘要:利用常规气象资料和多普勒天气雷达回波资料对2014年7月4日发生在湖州德清的短时暴雨天气过程进行了分析, 结果显示:在大尺度天气背景下, 辅以精细化的数值预报产品, 降水云团的移动发展可通过外推预报技术进行预报, 预报员可提前1~2 h对此次短时暴雨过程作出预警, 提高这类局地强对流天气临近预报的准确率。

关键词:多普勒雷达,暴雨,短时预报

强对流天气短时临近预报业务是国家防灾减灾、重大社会活动和精细化天气预报的迫切需要。强对流天气监测、分析和机理研究是强对流天气短时临近预报的重要基础, 短时暴雨作为一种常见的强对流天气, 虽然在短时临近预报方面取得了一定的研究进展, 但仍无法满足社会发展的需求。目前, 强对流天气短时临近预报技术主要是外推预报技术、数值预报技术和概念模型预报技术等, 而天气雷达是监测强对流天气、揭示对流风暴机理的主要探测手段。因此, 在多普勒雷达、地面中尺度自动站等高时空分辨率监测产品的应用基础上, 先进的外推预报方法是未来强对流天气短时临近预报的发展方向之一[1,2]。该文通过分析7月4日湖州德清短时暴雨过程, 表明在合适的大尺度天气背景下, 多普勒雷达监测产品的应用对短时临近预报有重大的作用。

1 降水实况

2014年7月4日10:00—16:00, 湖州德清出现短时暴雨, 有10个自动气象站出现50 mm以上的降水, 过程最大雨量出现在下舍 (72.1 mm) , 其次是德清站 (53.4 mm) 。此次过程以短时强降水为主, 主要集中在12:00—14:00, 下舍最大雨强达35 mm/h (图1、2) 。

2 天气形势分析

2.1 大尺度天气背景分析

由2014年7月4日8:00的中尺度分析图 (图3) 可以看出, 副高588线主要位于东海, 脊线位置约位于24°N, 500h Pa日本海上空有高空槽东移, 其槽后有冷温槽配合, 温度槽明显落后于高空槽, 湖州上空存在较明显冷平流。华西地区还有高空槽东移, 与之相配合的是700 h Pa和850 h Pa明显发展的低涡, 低涡诱生的暖式切变位于长江中下游一带, 并随着低涡东移, 不断向东传。500、700、850 h Pa 3层都有急流输送到长江中下游, 地面图上在湖州和杭州地区存在一条西北东南向的地面辐合线。随着系统的不断东移, 西南暖湿空气通过急流输送至湖州上空, 在“上冷下暖”的热力不稳定层结下, 由地面辐合线触发对流, 不断发展, 最终形成雷暴云团, 这种副高边缘—高空冷温槽型的形势是典型的湖州地区夏季易发生局地强对流天气的天气形势之一[3,4]。

注:a—下舍站, b—德清一般站。

2.2 物理量分析

从杭州站探空图 (图4) 可以看出, 湿层厚度达到了300h Pa以上, 整层湿度大, 同时露点温度较高, 水汽含量高。对流有效位能 (CAPE) 为75.6 J/kg, K指数为40, 表明大气层结不稳定。

2.3 环境风的垂直切变

环境风的垂直切变是预报强对流风暴的一个重要参数, 从图5可以看出, 9:00开始湖州上空的风随高度顺时针旋转, 由偏东风顺时针旋转至西南风, 利用公式计算可得风垂直切变为7.4 m/s·km, 根据经验得出风垂直切变强度为中等偏强。

3 多普勒雷达产品分析

从多普勒雷达图 (图6) 上可以清楚地看到此次短时暴雨过程的演变情况。9:00在有利的大尺度天气形势背景下, 通过地面辐合线触发, 强对流单体在杭州临安西部山区生成发展, 在高空西南偏西气流的引导下向东偏北方向移动, 11:00进入德清境内。移动过程中, 地面辐合线和850 h Pa切变线提供辐合, 加强了对流单体中的上升运动, 边界层东风供应水汽, 对流单体不断加强, 同时水汽随上升运动不断凝结释放潜热, 进一步加强了对流单体, 其中心强度从最初的35 dbz加强至50 dbz, 最终导致了德清短时暴雨的出现。

4 基于EC细网格产品的强对流指数产品应用

EC细网格资料拥有准确率高、时空分辨率高等特点, 近年来得到了广泛应用, 在EC细网格资料的基础上, 推出了不同时段的CAPE、CIN、BRN等强对流指数预报场, 在7月4日湖州德清短时暴雨过程中也有很好的表现。

从图7可以看出, 8:00德清上空CAPE值在100左右, 到11:00有大值中心位于德清上空, 中心值超过1 600, 而14:00后逐渐减弱。

粗里查逊数BRN表征的是垂直风切变与位势不稳定两者之间存在着某种平衡关系, 即强的热力学不稳定结合强的动力学环境有利于强天气的发生和发展, 弱的垂直风切变结合强位势不稳定或相反的环境中也可以发生。强对流天气影响的时间主要为11:00—14:00, 其中心位于湖州德清一带, 中心值超过了800, 表明了此次强对流天气发生在中等强度的垂直风切变结合强位势不稳定的环境中。

通过此次过程分析, 表明在有利于对流天气发展的天气形势背景下, 加强监测多普勒雷达等产品, 辅以精细化数值预报产品 (EC细网格资料及对应的强对流指数产品等) , 对对流风暴加以合理的外推, 可以有效提高强对流天气的预报准确率和短时临近预报预警时效。但是, 强对流天气的落区、强度、种类和未来变化趋势仍是短时临近预报的难点。

注:从左至右依次为8:00、11:00和14:00。

5 结论

(1) “140704”湖州德清暴雨是在处于副高边缘, 高空有冷平流入侵, 由地面辐合线触发的一次中尺度强对流天气过程, 主要以短时强降水为主。

(2) 多普勒雷达、风廓线雷达等综合监测产品的应用, 对监测、预警强对流天气有重要的作用。

(3) 在有利于对流天气发展的天气形势背景下, 加强监测多普勒雷达等产品, 辅以精细化的数值预报产品 (EC细网格资料以及对应的强对流指数产品等) , 对对流风暴加以合理的外推, 可以有效地提高强对流天气的预报准确率和短时临近预报预警时效。

参考文献

[1]伍志芳, 张春良, 张沛源.一次强对流天气的多普勒特征分析[J].高原气象, 2001, 20 (2) :202-207.

[2]廖晓农, 俞小鼎, 王迎春.北京地区一次罕见的雷暴大风过程特征分析[J].高原气象, 2008, 27 (6) :1350-1362.

[3]顾问, 谈建国.“1108130”强降水超级单体风暴特征与临近预报思路[J].大气科学研究与应用, 2012 (2) :1-11.

[4]刘玉玲.对流参数在强对流天气潜势预测中的作用[J].气象科技, 2003, 31 (3) :147-151.

短时分析 篇2

一、前言

短时记忆( short term memory, STM) 在两种记忆说或多存贮说中占据着重要的地位, 它被看作信息通往长时记忆的一个中间环节或过渡阶段。与长时记忆相比, 无论是在记忆容量、信息编码等方面, 还是在信息提取或遗忘等方面, 短时记忆都有其独特的一面。

Miller通过总结大量的对线性刺激的绝对判断、速知、以及即时回忆广度的实验研究,发现被试的感觉通道容量或者回忆项目的数量,也就是记忆的容量在一个很小范围内波动,大概是7±2。但这个结论大多是在成人记忆语言文字材料的情况下得到的,未免过于笼统。而对语言文字材料以外的其它类型材料的研究还不多见。本实验正是记忆材料方面出发,对短时记忆容量的材料特点进行探索。

二、方法

(一)被试

实验课随机分组,本组的5人、以及旁边组的5人,共10人。男生4人,女生6人。

(二)仪器

JGW-B心理实验台速视器单元,背景卡片1张,记录用纸两套;

(三)材料

写有3—13位数字的卡片三组,每组11张,共33张;

写有3—13位英文字母的卡片三组,每组11张,共33张。

(四)程序

1、主试接通速视器电源,将开关选择“ON”,调节A、B视场,使两个视场明度基本一致。“工作方式”A选择“定时”,B选择“定时”、选A—B顺序方式。“定时选择”A为1秒,B为5秒。然后B视场输入背景卡片1张。

3、用上述方法将4位、5位、6位数字依次进行实验,直至数字序列连续三次不能通过为止。

4、用上述程序测定英文字母的短时记忆广度。

三、结果

实验数据:

两个独立样本T检验:

单因素T检验:

四、讨论

1、短时记忆的容量并不完全是处于7?2个单位中,有部分被试的数据是超出这个范围的,被试存在个体差异。

2、材料不同时短时记忆容量的大小不同:对数字材料的短时记忆容量显著大于英文字母材料的短时记忆容量;信息量小的材料的短时记忆容量明显地大于信息量大的材料的短时记忆。

3、男生的短时记忆容量大于女生的短时记忆容量。

本研究的验证了短时记忆容量的理论,大部分数据符合短时记忆的理论。

但是,本研究中任存在许多的不足:

由于实验过程为多组同时进行,所以实验环境没有得到有效控制,造成了无关变量的干扰;

本研究中出现的一些现象不具有外推生态效度,样本量太少,且男女比例不为1:1;

本研究没有将被试的知识经验,以往的记忆方式对实验的影响独立出来,造成了实验结果的混淆。

五、参考文献

[1.]彼得·哈里斯:心理实验的设计与报告,吴艳红等译。人们邮电出版社,20xx.

[2.]戴维·埃尔姆斯:心理学研究方法,马剑虹等译。中国人民大学出版社,20xx.

[3.]陈辉:短时记忆容量的年龄特点和材料特点,天津大学报,1988(4).

[4.]王晓丽、陈国鹏:短时记忆研究的新进展,心理科学,20xx,25(5).

[5.]王甦、汪安圣:认知心理学。北京大学出版社,1993.

短时分析 篇3

报道称,澳大利亚摄影师布莱恩去年11月在纽卡索的海滩上取景时,不幸被一道闪电击中,整个过程还碰巧被一旁的摄影伙伴茱莉亚给拍了下来。

幸运的是,布莱恩未遭雷击贯穿全身,闪电仅穿过他的右手,“我低头一看,发现整只手全黑了”,连指头上的金戒指也都凹陷了,他认为是手上的金戒指救了他一命。

随后他去医院检查,确认没有骨折、明显肿胀,只有严重擦伤。

布莱恩逃过死劫后的一周内,却发生了离奇的事,他宣称自己意外拥有了超感官的能力,“我能看到正常人看不到的远距离事物、听到远距离的声音,甚至还有通灵的能力。”

巴黎最恐怖卧室内有600万颗人头

据英国媒体报道,旅行房屋租赁公司Airbnb计划斥资35万欧元(约合人民币255万元)打造世界上最恐怖的卧室,将巴黎地下墓穴(又称骷髅墓、万人坑)改造成临时客房,并招募两名勇敢的租客在600万颗人头中安眠。

巴黎地下墓穴堪称世界上最大的墓穴,埋葬着大约600万人类遗骸,每年有50多万人来此参观。现在,Airbnb公司计划在10月31日到11月1日之间,将这里打造为临时客房。两名勇敢的人将在这个“死亡豪华套房”免费过夜,但他们必须能够证明自己的勇气。

入驻这里后,两名客人必须在人类遗骸和头骨迷宫中参观、聆听小提琴演奏以及睡前故事。说书人将会讲述一些有关地下墓穴的传说,此后2名客人就可以在寓言家让·德·拉·封丹(Jean de la Fontaine)、法国作家查尔斯·佩罗(Charles Perrault)和弗朗索瓦·拉伯雷(Fran?ois Rabelais)遗骸旁边入眠。

入住“死亡豪华套房”时依然需要遵守Airbnb的规则,人们可以租一个房间,也可以租下整个地方。同时Airbnb警告入驻客人,要尊重地下墓穴,就像尊重自己的墓穴一样。

为了成为第一个在地下墓穴过夜的人,候选者需要在10月20日之前上交100字的英语或法语文章,解释他们如此做的勇气的来源。Airbnb法国高管尼古拉斯·费拉里说:“去年在库尔舍韦勒(Courchevel)距离地面2700米的滑雪跳台上打造独特套房后,Airbnb现在要在巴黎地下20米处打造世界上最恐怖的套房。”

巴黎地下墓穴位于以前的南城门附近,由于担心影响公众健康,这个墓穴被关闭。在18世纪末和19世纪中叶,数百万巴黎人的遗骸被逐渐迁走。

日本现“带图苹果”蒙娜丽莎凯旋门齐上阵

据日媒报道,日本青森县弘前市一家工场开始“带图苹果”的装箱,这些苹果的表面带有法国埃菲尔铁塔、总统奥朗德等图案。

据悉,这种苹果由该公司与农户共同培育,公司与法国有来往,每年赠送给法国的总统等人,今年也将寄送约100个。除了经典的总统头像及蒙娜丽莎外,去年还首次挑战了埃菲尔塔和巴黎凯旋门图案。

带图苹果培育时用遮光特殊袋包裹果实,使其不显色。秋天时摘去袋子,在白色果实上贴上有图案的遮光贴纸后,周围的果皮开始变红,而贴纸部分则保持为白色。

这家销售公司的社长表示:“今年因强风影响贴纸剥落,或是苹果险些掉落,难度很大。”

据该公司称,法国也曾有过带图苹果,但之后绝迹。法国相关人士希望恢复培育,2000年联系该公司后开始了交流。

以色列某餐厅:犹太人和阿拉伯人共餐享五折优惠

美国猎奇新闻网站“odditycentral. com”报道,以色列首都特拉维夫市的Hummus Bar餐厅推出“以巴和平用餐计划”,犹太人和阿拉伯人在此餐厅共餐可享受五折优惠。

餐厅老板科比(Kobi)今年32岁,他表示,若阿拉伯人和犹太人愿意在该餐厅共同享用全球知名的中东菜,餐厅将给以五折优惠。

科比透露,餐厅推出“和平”套餐以来,很多阿拉伯人和犹太人搭伴光临其餐厅。他坦言,老顾客们支持此活动,更多是因为其背后的意义,而非贪图折扣。他要向世界证明,在该地区,并不是所有的阿拉伯人和犹太人都支持用暴力对待彼此。

他说:“我在媒体上听到很多负面报道,所以想做些正面的事情。我要为以色列代言,宣传她真善美的一面。以色列这片土地,美丽而神奇,远比媒体报道的好得多。我们以色列人民都支持和平、正义。”他表示,他最自豪的事情就是曾看到伊斯兰教和犹太教的官员走进餐厅共同用餐。

美学者用瘦人粪便制减肥药将进入临床试验

台媒称,许多女性为了减肥,常会节食或到健身房做运动,但美国麻省总医院将在2016年1月中进行一项临床试验,要把身材纤瘦者捐助的粪便急速冷冻后,制成胶囊给肥胖的受试者服用,并从中观察瘦子体内的肠胃微生物群是否能取代体内原有的微生物群,若是成功的话,未来靠“吃屎”也能够轻松减肥了。

台湾东森新闻云网站1月15日引述外媒消息称,麻省总医院在2013年开始进行“粪便细菌移植术(FMT)”的研究,他们从体型肥胖及纤细的人身上萃取粪便中的微生物群,并分别植入到实验鼠体内。从实验结果中发现,被施打纤瘦者粪便萃取物的老鼠明显变瘦,便决定在1月中进行人体临床试验。

临床研究的发起人余爱莲称,参加这项实验的21名肥胖者,不用改变日常的生活习惯及饮食,而研究人员在他们连续6周食用完胶囊之后,会追踪第3、6、12个月时的体重跟健康状况。若是实验成功,即代表微生物群的转换能够改善人体的新陈代谢状况,可以改善现代人的肥胖问题及胰岛素抗性等代谢相关问题。

余爱莲表示,所有的捐助者都会仔细挑选,以确保他们及大便样本是尽可能地健康;而整起治疗过程将持续至少3个月,也可能维持一年甚至是超过,“有越来越多的讯息指出,这种方法能够帮助减肥,但到目前为止,我们只有一些动物实验结果,而这项研究应该能够给予我们更多的潜在信息。”

一次短时强对流天气分析 篇4

2012年6月7日牡丹江市出现了一次强对流天气过程, 期间牡丹江单站从7日05时到17时, 降水达到了34.1mm, 其中主要降水时段在午后16时30分到17时, 30分降水量17.7mm, 最大风力达到了11mm·s-1, 因此次过程中主要特点就是降水急、风力大等。造成多处市内路段严重积水, 公交车淹没半个车身, 多辆出租车淹没。西部海林市降水量为33.2毫米, 而南部宁安市并没有出现降水, 其他市县降水量都在5毫米以下, 局地强对流天气特征明显, 雷达回波范围较小, 但强度较大。

2012年6月7日的强对流天气过程是典型的高空东北冷涡的切变型天气过程。短时强对流天气是牡丹江地区春、夏、秋3个季节最容易发生的天气, 也是牡丹江市造成天气灾害的主要天气系统, 因此分析各种牡丹江地区短时强对流天气, 对于牡丹江地区意义重大。文章利用天气形势、多普勒雷达资料、几个物理量的中尺度分析来, 初步探讨了强对流天气过程的发生、发展、消亡等演变过程, 并得到一些有意义的结论。

1 环流背景分析

本次过程是典型的东北冷涡发展过程中, 形成切变线而引发的短时强对流天气。从6月6日20时500hpa欧亚大陆环流来看, 是二槽一脊形势, 在贝加尔湖以北已经形成了冷涡中心, 到了7日08时从冷涡中心分裂出冷空气向东北地区移动, 并形成了500hpa的切变线。6日20时500hpa图上有贯穿黑龙江省的横切变, 到了08时这个切变顺时针旋转, 刚好压到了齐齐哈尔、哈尔滨、牡丹江一线。从6日20时的700hpa上看, 北纬47°N一线有横切变线, 也刚好与500hpa的切变线吻合。整个黑龙江省是大的湿度区, 有18m·s-1的低空急流, 由山东半岛向黑龙江南部深入, 并形成风速的辐合区。从850hpa图上, 黑龙江也是大面积湿度区, 有向东北方向延伸的12m·s-1低空急流, 并和700hpa低空急流非常一致。急流的前沿刚好是700hpa和500hpa的切变交叉, 形成短时强降水的就是这些区域。

2 地面天气系统特征

2012年6月7日牡丹江市产生短时暴雨的地面天气系统是西北来气旋, 高空相对应6月6日20时地面上贝湖附近有一弱低压存在, 从黑龙江省西北指向东南相通的低压带, 低压带中两个中心一个在内蒙以北, 另一个中心在贝加尔湖以北。随着低压系统的加强, 7日08时低压中心南压, 向黑龙江东南部移动, 闭合中心数值达到992.5百帕。受低压和高空切变线和低空急流共同影响下出现了强降水, 使得牡丹江市几个市县降雨量, 都达到短时强对流天气。

3 红外卫星云图特征分析

FY-2红外卫星云图也为降雨预报提供很好预报依据。在6月7日08时从贝加尔湖到我省的有一狭长的降水云系不断的向东南发展, 到7日10时云系已经向东南移至牡丹江市境内, 7日12时低压云系在我市逐渐加强, 此时我市大部在强降水云系的覆盖下, 受其影响上游多个地方出现短时强对流天气产生。15至20时FY-2红外卫星云图上牡丹江市大部处在强低压云系中, 而且低压的西北部有干冷空气补充, 从云图上看有着明显的冷空气移动的痕迹, 并和南来急流暖湿云团强烈合并, 正处在冷暖空气的交界区域, 这也是部分市县强对流性天气的发生的因素之一。

4 雷达回波分析

从我们观测到的7日15时48分到16时20分的多普勒雷达数据来分析, 回波在15时48分时, 分成了几块对流单体, 中心强度达到了52Dbz, 通过vcs和cappi的截图来看最大高度达到了10km以上。并且明显的看到有着“V”型缺口。到了15时59分这几款对流单体有明显合并迹象边界逐渐清晰, 强度梯度较大, 中心强度达到了55Dbz, 此时出现了大风、强降水、雷电等天气。到了16时20分回波中心已经移出了牡丹江站点, 降水强度逐渐减弱, 主要降水时段基本结束。

5 物理量分析

5.1 K指数

K指数以下式表示:K= (T850-T500) +Td850- (T-Td) 在暴雨分析和预报中, K指数是一个可供参考的指数。上式的第一项代表温度直减率, 第二项表示低层的水汽条件, 第三项可以反映中层的饱和程度。所以K指数是强对流天气预报一个很好的预报指标。在7日08时到20时的K指数图上, 牡丹江处在K指数一直是30以上的大值区内, 其移动趋向和强度与短时强对流天气有很好的对应关系, 短时强对流落区正好位于K指数30度以上大值区的下游区域。T639的预报图上明显的体现了牡丹江处于K大值区内, 与局地暴雨、雷雨、大风、冰雹等强对流性天气的发生相对应。

5.2 涡度场

从850hpa涡度场的变化情况来看, 6月7日8时我市西部有一正涡度大值区, 中心在40以上, 到了20时, 涡度大值区有向东移动的趋势, 强度变化不大, 我市上空有明显的辐合气流。

6 风力条件分析

工作人员对齐齐哈尔、哈尔滨、牡丹江 (由牡丹江相近站点) 的连线进行了T-log图的空间剖面图分析, 可以看出, 500hpa以上西北气流为主, 在700-500hpa为12-22m·s-1的西南到偏西的气流, 700-1000hpa上为西南到偏南气流为主, 说明高层风向有利于冷空气入侵, 底层风有利于渤海以及日本的水汽向牡丹江地区输送, 形成有力的动力结构。

7 结束语

7.1 2012年6月7日的短时强对流天气与渤海的西南暖湿气流输送和所产生的高温高湿环流条件密切相关。

7.2 低空急流和切变线是2012年6月7日此次短时强对流天气产生的关键。

7.3 物理量产品的应用为准确及时的预报出暴雨的落区及系统的发展提供了可靠的预报依据。

摘要:文章对2012年6月7日牡丹江市出现的一次强对流天气过程进行诊断分析。通过分析发现, 降水主要发生时段有着以下几个显著特点:此次短时强对流天气的发生与低空急流迅速加强和向东北方向扩展相对应。短时强对流天气发生前有18m·s-1的低空急流中心上传到3km左右的低空, 在超低空有着12m·s-1超低空最大风带向东北方向延伸。低空急流到达牡丹江后, 出现降水滞后12小时现象。短时强对流天气发生时牡丹江地区700850hpa上空形成了明显的风速辐合带, 并从上层冷堆中不断向低层输送着冷空气, 有了很好的动力条件, 并触发了短时强对流天气。在通过雷达回波发现, 降水最强盛时, 回波顶达到了10km以上形成了云帧, 回波强度达到55dBZ以上, 并且结构密实, 边界比较清晰等特点。

短时记忆活动策划书 篇5

一.活动目的与活动意义

作为外国语学院的一员,必须要有一定的记忆能力。这次活动利用比赛的形式激励同学们最大程度得发掘自己的记忆力。鼓励同学们课后多进行此类的训练,开拓思维空间,注意细节。

二.活动时间及地点

活动时间 初赛:11月27日

决赛:12月2日

活动地点 惟义楼多媒体教室

三.活动对象

外国语学院10级11级12级全体同学

四.参赛要求

12级每班1—3人参加

11级10级每班最多3人参加

(参加者均有0.5素拓分,得奖酌增)

五.活动开展

1、前期策划准备

(1)申请2个多媒体教室,尽量是相邻的。

(2)视频及voa音频剪辑,问题设置,ppt制作。(初赛视频为2分钟左右,根据视频内容回答问题,决赛视频为30秒左右,复述视频台词;11级初赛为voa special,09级10级为voa standard,决赛为voa standard 及cnn。

(3)报名表及评分表制作。

(4)决赛评委及主持人邀请。

(5)通知各班负责人此次活动,并将报名表下发。

(6)前期宣传工作:海报绘制。

2、活动流程

(1)报名:报名时间为11月21日至11月25日,负责人交报名表下发至各班班长,并于25日交报名表收齐整理好。

(2)初赛:淘汰制 分两个教室进行,11级一教室,09级和10级一教室。第一轮,看短片回答问题,每个短片有3个问题,3人一小组抽签随机决定问题选项,答错则淘汰(用英文回答)。剩余的人进入第二轮,听voa音频并复述所听到的内容。11级选出5名进入决赛,09级11级共选出10名进入决赛。

(3)决赛:累分制 第一轮,15名选手按序号进行回答,每名选手一段30秒的视频短片,看完后复述台词,评委根据其复述情况打分。

第二轮,voa 或cnn复述(音频为3至4句话),评委根据其复述情况打分。两轮分数累加选出得奖选手。

3、奖项设置

一等奖1名

二等奖2名

三等奖3名

4、评分标准

1、时间(5分)复述时间不得超过3分钟,超过了扣2分

2、表达能力(5分)

3、流利程度(5分)

4、准确度(5分)

六.注意事项

1、现场秩序要维持好,不能出现混乱的场面。

2、选手不得出现作弊情况。

七.活动预算

报名表及评分表 5元

评委邀请函 15元

奖状 5元

水 15元

总计40元

外国语学院ar社记者团

短时分析 篇6

关键词:脱网;电压穿越;电压控制;环路切换

中圖分类号:TM921.51

在机车使用过程中,经常会出现直流侧母线会出现短时脱网的现象,恢复供电后,需要控制器马上投入正常工作。由于这个时候电机转速可能还比较高,电机的磁场还没有完全消失,控制器由于欠压保护而输出关闭,如果未经任何处理直接连接电机,则会出现较大的电流冲击导致控制器损坏。本文对于解决减少冲击的几种方法进行分析,并且提出了一种高效可行的方法。

1 方案对比

一般控制器会采用上述的其中一种,若客户需要快速启动功能,使用电压检测的方式,基本能达到用户的使用要求。本文的提出方法为发电稳压方案,不仅能够省去硬件传感器的成本,还能在脱网期间控制电机,进行电刹车,提高安全性能。

2 控制策略

(1)在t1时脱网发生,但是控制器未得知,继续正常工作;(2)脱网发生时(t2),母线电压从V5:500V开始跌落,但控制器当时是无法检测该状态;(3)直至电压跌落至V2:385V时(t2),启动电压环控制,力矩Trq*给定从力矩环输出改为电压环输出,控制目标由转速ω改为母线电压Udc,即电压控制在V3:400V;(4)当电网开始恢复(t3),母线电压开始抬升,但是由于电机控制还在电压环,所以出的力矩为正力矩,即电动状态;(5)当电压到达V4:430V时,控制模式从电压控制切回速度控制。

3 特殊工况

下面是方案3发电稳压在各个特殊工况响应策略:

3.1 脱网期间能够响应电磁制动工况。脱网期间如果整车要求刹车,是需要响应电磁制动指令,体现系统控制优势。当电磁制动时,系统很快会退出电压控制模式。最恶劣情况为在脱网期间,又使能速度控制,系统会再一次进入母线电压控制模式,不会有什么风险。这种电磁制动指令优先级最高的模式能够满足客户需求。

3.2 励磁电流随母线电压快速响应。由于在脱网期间转速会有变化,所以励磁电流也需要根据转速和电压变化,防止vdq电压饱和而导致励磁电流无法建立,在电流环计算id较合适,响应速度要快。

3.3 脱网切换时加入重启时间。在脱网时若采用电压环控制,若发生保护则立刻关管,根据 ,即使电流消失,磁链也不会马上消失,这时在定子侧会有反电势存在。为防止过快启动引起冲击,则需要根据电机转子的时间常数设置一个最小时间。

3.4 脱网后立即恢复无风险。发电稳压方案由于存在响应延时,所以需要降低关管电压值,并且切换发生保护再关闭继电器,需要20ms左右的时间,母线电压下降不多,在母线直接和电网连接,冲击不大。

4 仿真结论

4.1 一般脱网工况。从图3来看,在脱网后,响应比较及时,快速切换成电压环,维持稳定电压,恢复电压能够立即输出功率,达到了预计的效果。

(1)速度变化较平稳,力矩接近于零,说明用来维持的动能较小;(2)母线电压和相电流波形较稳定,说明环路控制稳定。

4.2 脱网短时发电工况。为了能更真实模拟脱网期间工况,把可能发生的都加入仿真模型:(1)速度控制时母线脱网;(2)脱网期间发生电磁制动;(3)制动时触发过压斩波;(4)电磁制动后进行速度控制;(5)电网恢复后,再发生电磁制动。

可以从图4中看出,无论是电压过低和过高,控制器都进行了有效的控制,保证在脱网穿越期间电机系统在受控的范围内,当电网恢复正常后,工作状态恢复正常。脱网期间电机系统只有无法响应速度控制,其他的功能如电磁制动都工作正常。

参考文献:

[1]Joshi,B.M.,Chandorkar M.C.,Power failure ride-through in multi-machine drives[J].Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE),2012 IEEE 3633-3640.

[2]阮毅,陈伯时.电力拖动自动控制系统--运动控制系统(第4版).2011

作者简介:殷浩(1983-),男,上海人,就职于格至控智能动力科技(上海)有限公司,部门主管,助理工程师,工程硕士,研究方向:电气工程。

短时分析 篇7

关键词:MIMO雷达,SAR成像,正交波形设计,短时平移正交波形

0 引言

合成孔径雷达是一种全天时全天候观测系统,实现高分辨率成像是SAR系统的一个重要指标。传统SAR成像体制下,如果提高分辨率需要发送宽带信号和增大Doppler带宽,这会带来大量的数据量,给成像系统带来压力。为了得到更高的SAR性能,MIMO雷达被认为是一种潜在的工作方式。

MIMO - SAR技术的关键在于如何设计一组相互正交的发射波形[1 - 3],文献[4]通过离散频率编码( DFCW) 的方法得到一组相互正交的波形,虽然通过分频可以将信号分离,但是对于遥感领域来说,更需要的一种同频带并且可以同时发射的波形。文献[5]提出了一种新的波形设计方案,在基于OFDM( 正交频分复用) 方法的基础之上,它将常规两组线性调频信号在数字频域错位正交,然后变换到时间域发射出去,在接收的时候运用DBF技术进行空域滤波,以实现两路信号的分离。为解决该问题,德国DLR的Krieger教授最近提出了短时平移正交波形[6 - 8]的概念,不要求MIMO SAR的各发射波形在所有时间平移上正交,只需在一定的时间窗口内正交。Krieger教授只给出了短时平移正交波形所需满足的基本条件,以及基于正负LFM的实现方式,但并未对其成像性能进行细致分析。

本文从衡量SAR成像质量的具体指标出发,包括综合积分旁瓣比( ISLR) 等,通过理论分析和仿真实验,对比了短时平移正交波形和传统编码正交波形的SAR成像性能,并对短时平移正交波形的设计进行了探讨。

1 MIMO SAR正交波形设计的评价指标

1. 1 传统的性能评价指标

MIMO雷达发射多个波形,理想情况下要求这些波形之间互不影响,但在实际应用中无法实现。因此要求信号之间接近于正交,即信号之间具有较低的互相关性,而且信号本身有很低的自相关旁瓣。

( 1) 自相关特性: 雷达系统要求在强回波中检测目标或干扰抑制,那么发射信号就要有较低的自相关旁瓣。按照自相关的定义,设信号为s( t) ,则自相关函数为:

( 2) 互相关特性: 设信号集s1( t) ,s2( t) ,…,sN( t) ,则任意两个信号之间的互相关函数定义为:

如果有:

则表明信号是正交的。多个信号之间的正交性通过互相关特性来体现。但在实际应用中,很难满足绝对的正交特性,因而大多数的波形都是准正交的。

(3)峰值旁瓣比(PSLR):在最差情况下,SAR系统识别强目标附近的弱目标能力的度量,也就是弱目标被强目标“掩盖”的程度度量。峰值旁瓣比定义为自相关函数的最高旁瓣峰值强度与主瓣峰值强度的比值,由下式计算:

其中,Is表示最高旁瓣峰值强度,Im表示主瓣峰值强度。

(4)积分旁瓣比(ISLR):表征图像在亮目标周围发现弱目标的能力,与峰值旁瓣比相比,积分旁瓣比更侧重于度量旁瓣对主瓣的相对重要程度,也用来描述较暗区域被周围的明亮区域泄露的能量所“淹没”的程度。积分旁瓣比定义为自相关函数各旁瓣的能量之和与主瓣能量的比值,由下式计算:

其中,h(τ)表示距离向或方位向的冲击响应函数;[a,b]表示主瓣区间。

(5)综合积分旁瓣比:传统的性能指标(自相关、互相关、峰值旁瓣比、积分旁瓣比)并不能直接反应成像性能。文献[9]提出了综合积分旁瓣比性能指标,计算包括自相关旁瓣能量和所有互相关能量在内的综合ISLR,离散形式的定义如下:

其中,A( sp,n) 和C( sp,sq,n) 分别是自相关和互相关函数,综合积分旁瓣比一定程度上反应了成像的SNR性能。

1. 2 衡量成像性能的客观指标

客观指标,包括辐射分辨率和等效视数等,能够准确反映SAR成像的性能。

(1)辐射分辨率描述每个像素点的辐射质量,亦即区分目标后向散射系数的能力,是衡量SAR图像灰度级分辨能力的一种量度,它相当于黑白照片中区分不同灰度等级的能力,它的好坏直接影响SAR图像量化和判读应用。

( 2) 等效视数可以用来衡量SAR图像中斑点噪声的相对强度,可以表征图像区分具有不同后向散射特性的区域的能力高低。等效视数越大,就表明图像上斑点越弱。

本文综合上述两方面的性能指标,将综合积分旁瓣比指标与图像质量的客观指标结合起来,对MIMO SAR波形性能进行分析。

2 MIMO SAR短时平移正交波形性能分析

对于以目标检测、识别、跟踪等为应用目的的传统MIMO雷达,在进行正交波形设计时考虑点目标模型是足够的,即对于某一点目标,要求各发射波形的回波信号是正交可分离的。这种情况下,各种频率正交或编码正交波形均可满足MIMO雷达需求。但对于MIMO SAR成像雷达,设计正交波形时需进一步考虑区域目标回波能量的累计对主回波能量的影响。使用MIMO SAR对场景成像时,来自目标周围散射点的副瓣回波以及其他通道发射信号的回波叠加在一起构成目标主回波的干扰,从而使得目标SNR降低,成像质量变差。文献[9]从理论上分析了各种正交波形对区域目标成像时的性能,指出只有频率正交信号能避免目标周围散射点回波能量的影响,获得较好的成像质量。但频率正交信号对频谱资源的利用率低,违背了MIMO雷达使用正交波形的初衷。Krieger教授在文献[6]中提出将空间波束形成与传统MIMO正交波形相结合,避免目标周围散射点回波能量影响,实现高质量SAR成像的波形设计方案。

对于一组MIMO信号{ s1( t) ,s2( t) ,…,sN( t) }称其满足短时平移正交条件是指:

其中,h( τ) 为加权函数。若选取矩形窗h( τ) =rect( τ / Δτmax) ,则上式对应于信号波形si( t) 和sj( t) 只在 Δτmax的时间窗口内正交即可。使用矩形窗的短时平移正交波形,其回波信号的分离可结合空域的波束形成进行。文献[6]对基于正负线性调频的短时平移正交信号的成像性能进行了仿真分析,但并未从理论上对一般意义的短时平移正交信号的成像性能进行分析。

本文从理论上分析短时平移正交波形的PSLR、ISLR等性能指标。对于短时平移正交波形si( t) 和sj( t) ,由于接收端使用空域波束形成,可只考虑时间区间[- Δτmax/2,Δτmax/2]内的回波能量,对应于si( t) 自相关函数Ai( τ) 以及si( t) 与sj( t) 互相关函数Ci,j( τ) 在区间 τ ∈ [- Δτmax,Δτmax]的取值。其中Ai( τ) 和Ci,j( τ) 分别为:

因此,短时平移正交波形si( t) 的自相关PSLR与综合ISLR为:

其中,为自相关主瓣区域,IS=[- Δτmax,Δτmax]- IM为自相关副瓣区域。

由短时平移正交波形PSLR和ISLR的表达式可以看出,随着短时窗宽度 Δτmax的减小,si( t) 的自相关副瓣回波能量以及si( t) 与sj( t) 的互相关能量均减小,PSLR和ISLR降低,成像质量获得提升。当si( t) 的自相关主瓣宽度 ΔτB相对于 Δτmax很小时,并考虑到一定程度上可认为Ai( τ) 在副瓣区域的能量分布较均匀,同时Ci,j( τ) 的能量分布也较均匀,那么 Δτmax减小一半,对应的PSLR和ISLR降低约10lg( 0. 5) = - 3. 01d B。

3 MIMO SAR短时平移正交波形成像性能仿真

本节利用正负线性调频短时平移正交波形和相位编码短时平移正交波形对均质区域场景成像,通过仿真计算不同 Δτmax取值下,相应信号波形的PSLR和ISLR,验证前面理论分析的结论。进一步,通过对仿真场景的成像实验,验证短时平移正交波形的性能。

( 1) 短时平移正交波形的指标分析

用于验证短时平移正交波形指标性能的均质场景后向散射系数设置为服从均质为0. 6,方差为0. 04 的Gaussian随机变量,场景尺寸为c·Δτmax,c为光速。目标位于场景中心,后向散射系数为1。考虑2 个发射和接收通道,分别发射信号波形s1( t) 和s2( t) ,同时接收场景反射的回波信号。正负线性调频短时平移正交波形的参数为: 载频f0= 5. 3 GHz,信号s1( t) 调频率K1= 50 THz / s,信号s2( t) 调频率K2= - 50 THz / s; 相位编码短时平移正交波形的参数为: 载频f0= 5 . 3 GHz,信号s1( t) 和信号s2( t) 都采用Costas编码。对于两种短时平移正交波形,选取不同的短时窗宽度Δτmax,接收目标和均质区域场景的回波信号,并与发射信号s1( t) 进行匹配滤波。目标处回波信号s1( t) 对应的PSLR和ISLR的指标计算结果如表1 所示。

由表中的仿真计算结果可以看出,随着短时窗宽度 Δτmax的减小,PSLR和ISLR均逐渐降低,表明目标点周围散射点的副瓣回波和s2( t) 的回波能量逐渐减小,使得目标点的成像SNR提升。进一步的分析表明,ISLR与 Δτmax的变化有近似的线性关系,PSLR也会随着 Δτmax逐渐降低,与相应的经验公式可指导短时平移MIMO SAR波形的参数选择。

( 2) 短时平移正交波形的成像性能分析

正负线性调频短时平移正交波形的成像性能在文献[6]中已有较详细的分析,成像结果如图1 所示。下文主要分析相位编码短时平移正交波形在不同窗宽度 Δτmax下对仿真场景的成像结果。成像场景如图1( a) 所示,不同 Δτmax取值下信号波形s1( t) 对应通道的成像结果分别如图1( b) - 1( d) 所示。从成像结果可以看出,当 Δτmax较大时,成像SNR较低;随着 Δτmax的减小,成像SNR逐渐增大,图像质量得到明显提升。表明短时平移正交波形在MIMO SAR成像中的有效性。

4 结束语

本文针对MIMO SAR短时平移正交波形,从衡量SAR成像质量的具体指标出发,包括综合积分旁边比( ISLR) 等,通过理论分析和仿真验证分析了其SAR成像性能,为短时平移正交波形的设计提供支撑。

参考文献

[1]Wang Wen-qin.Space-time coding MIMO-OFDM SAR for high-resolution imaging[J].IEEE Trans,Geoscience and Remote Sensing,2011,49(8):3094-3104.

[2]Wang Wen-qin.Mitigating range ambiguities in high-PRF SAR with OFDM waveform diversity[J].IEEE Trans.Geoscience and Remote Sensing,2013,10(1):101-105.

[3]Garmatyuk D,Brenneman M.Adaptive multicarrier OFDM SAR signal processing[J].IEEE Trans Geoscience and Remote Sensing,2011,49(10):3780-3790.

[4]Deng Hai.Discrete frequency-coding waveform design for netted radar systems[J].IEEE Signal Processing Letters,2003,11(2):179-182.

[5]Kim J-H,Younis M,Moreira A,et al.A novel OFDM chirp waveform scheme for use of multiple transmitters in SAR[J].IEEE Geoscience and Romote Sensing Letters,2012,10(3):588-572.

[6]Krieger.MIMO-SAR:Opportunities and pitfalls[J].IEEE Trans.Geoscience and Remote Sensing,2014,52(5):2628-2645.

[7]Krieger G,Gebert N,Moreira A.Multimensional waveform encoding:a new digital beaming technique for synthetic aperture radar remote sensing[J].IEEE Trans.Geoscience and Remote Sensing,2008,46(1):31-46.

[8]Krieger G,Younis M,Huber S.MIMO-SAR and the orthogonality confusion[C].IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium(IGARSS),2012:1533-1536.

两种短时交通流混沌预测方法分析 篇8

1 加权一阶局域法预测模型

经过大量的实际应用和数值实验文献[6]指出:一般情况下,局域法的预测效果好于全域法;一阶局域法的预测效果好于零阶局域法;加权零阶局域法的预测效果也好于零阶局域法。并且提出了加权一阶局域法模型(Add-weighted One-rank Local-region Method, AOLM)。

设观测得到的混沌时间序列{x(t)|t=1,2,…,N},通过不同延时点上的观测值找到m维的相空间矢量X(t)={x(t),x(t+τ),…,x[t+(m-1)τ]}T. (1)式中:N为时间序列的长度;t=1,2,…,M;M=N-(m-1)τ,为重构相空间变量个数。mτ分别为系统的嵌入维数和延迟时间。

设中心点XM的邻近点为XMi,i=1, 2,…,q,并且XMiXM的距离为di,设dmin是di中的最小值,定义点Xki的权值为Ρi=exp(-(di-dmin))i=1qexp(-(di-dmin)).(2)则一阶局域线性拟合为XMi+1=ae+bXMi,i=1,2,…,q, (3) 其中,ab为拟合系数,e为一q维向量,e=(1,1,…,1)T,XMi+1是XMi演化一步后的相点。

当嵌入维数m=1时,应用加权最小二乘法有i=1qΡi(xΜi+1-a-bxΜi)2=min.(4)将式(4)看成是关于系数ab的二元函数,两边求偏导数得

{i=1qΡi[xΜi+1-a-bxΜi]=0,i=1qΡi[xΜi+1-a-bxΜi]xΜi=0.(5)

化简得

{ai=1qΡixΜi+bi=1qΡixΜi2=i=1qΡixΜixΜi+1,a+bi=1qΡixΜi=i=1qΡixΜi+1.(6)

解上述方程组得到系数a,b,将a,b代入一步预测公式XM+1=ae+bXM,即可得预测值。如需进行多步预测,可将预测值作为新信息加入原时间序列并重复以上步骤,即可实现多步预测。

2 基于最大Lyapunov指数的预测模型

文献[7]根据在混沌时间序列重构相空间中,邻近轨道之间的距离随时间演化呈指数形式分离的研究成果,提出根据最大Lyapunov指数进行预测的混沌时间序列预测方法。其思想是在历史时间序列样本中寻找相似点,根据相似点的演化行为和最大Lyapunov 指数的物理意义,运用一定的数学模型获取预测值。Lyapunov作为量化对初始轨道的指数发散和估计系统混沌水平的特征量,是系统的一个很好的预测参数。因此,基于最大Lyapunov指数进行数据预测,充分考虑了信号的内在特性,预测结果的可靠性较高。

对一维混沌时间序列{x(t)|t=1,2,…,N},重构相空间,不妨设XM为预测的中心点,相空间中XM的最邻近点为Xk,其距离为dM(0),最大Lyapunov指数为λ1,即dΜ(0)=minj^XΜ-Xj^=XΜ-Xk.(7)为了避免参考点XM和最近邻点X位于同一轨线上,这里采用限制短暂分离,即要求|Μ-j^|>Ρ,其中P为时间序列的平均周期。根据最大Lyapunov指数定义‖XM+1-Xk+1‖=‖XM-Xkeλ1. (8) 其中点XM+1只有最后一个分量未知,因此,可以预测上式就是最大Lyapunov指数的预报模型。

基于最大Lyapunov指数预测模式的具体算法如下:

1)根据G-P算法和Takens定理求得系统的嵌入维数m和时间延迟τ,得到重构相空间X(t)={x(t),x(t-τ),…,x[t-(m-1)τ]}. (9) 2)计算最大Lyapunov指数λ1。

3)寻找中心点XM的临近状态Xk,并进行计算d=‖XM-Xk‖。

4)由计算xM+1,并根据某种约定规则对根进行取舍。

3 预测实例分析

预测实例所采用的交通流数据采自上海市某高架路, 2008-05-19T00:00~2008-05-23T23:59(周一~周五)的平均速度数据,采样间隔为5 min,数据长度为1 440。下面分别用加权一阶局域法预测模型和基于最大Lyapunov指数的预测模型来对其进行预测分析。对预测结果的误差标准取相对误差E=|fi-xixi|×100%.(10)式中:fi为预测值,xi为实际值。

首先,根据小数据量法计算得出平均速度的最大Lyapunov 指数为0.583>0, 从而验证了该短时交通流序列为混沌时间序列。该短期交通流时间序列的重构相空间参数的选取采用C-C方法[8],计算嵌入维数m为6, 延迟时间τ为4。按上述嵌入参数进行相空间重构,用前4天的数据(周一~周四)预测第5天(周五)的数据。加权一阶局域法预测模型和基于最大Lyapunov指数预测模型的部分预测结果如表1、表2所示。

由表1分析可知,加权一阶局域法预测模型的计算误差基本控制在10%以内,且误差在5%以内达77.3%,误差大于10%的占9.09%,可以看出其预测精度较高;由表2分析可知,基于最大Lyapunov指数预测模型的计算误差基本控制在8%以内,且误差在5%以内达81.8%,误差大于8%的仅占4.55%。对比表1和表2的预测结果可以看出,基于最大Lyapunov指数预测模式的预测精度略高于AOLM模型的预测精度。其主要原因在于它以轨道的平均指数分散率来代替每一步的轨道发散或折叠率,从而使得每一步预测结果有很大差别。基于最大Lyapunov指数预报模式的主要优点在于它由时间序列本身所计算出来的客观规律进行预测,从而避免了人为主观因素的影响。

4 结束语

针对短期交通流所显示的非线性、不确定性等特点,采用两种混沌局域预测模型:加权一阶局域法多步预测模型和基于最大Lyapunov指数的预测模型,对实测短时交通流进行了预测。结果表明,两种混沌局域预测模型均得到了较好的预测效果,其中基于最大Lyapunov指数预报模式的预测精度略高于AOLM模型的预测精度。但对于建立在相空间重构基础上的局域预测模型,需要大量的历史数据才能获得较好的预测效果。如何在小数据量的情况下进行准确地短时交通流预测,值得进一步研究。

参考文献

[1]Packard N H,Crutchfield J P,Farmer J D,Shaw R S.Geometry froma Ti me Series[J].Physical Review Let-ters,1980,45(9):712-716.

[2]薛洁妮,史忠科.基于混沌时间序列分析法的短时交通流预测研究[J].交通运输系息,2008,8(5):68-72.

[3]王进,史其信.基于延迟坐标状态空间重构的短时交通流预测研究[J].ITS通讯,2010,32(2):14-18.

[4]陈淑燕,王炜.基于Lyapunov指数的交通量混沌预测方法[J].土木工程学报,2004,37(9):96-99.

[5]郭敏,蓝金辉,消翔,等.基于混沌理论对北京二环路进行短时交通流量预测的研究[J].交通运输系统工程与信息,2010,10(2):106-111.

[6]吕金虎,陆君安,陈士华.混沌时间序列分析及其应用[J].武汉:武汉大学出版社,2002.

[7]Wolf A,Swift J B,Swinney H L,et al.DeterminingLyapunov exponents froma ti me series[J].Physical D:Nonlinear Phenomena,1985,16(3):285-317.

短时分析 篇9

关键词:短时强降水,多普勒雷达,天气诊断

短时强降水、冰雹、大风、龙卷等强对流天气的发生很可能带来严重的气象灾害,威胁着社会和人民的生命财产安全。我国在利用多普勒雷达对于短时强降水的预报工作已经做了大量的研究,并取得了相对丰硕的研究成果。本文利用伊春多普勒天气雷达资料、高空实况、自动雨量站资料,针对2015年6月23日伊春地区一次短时强降水过程进行分析,剖析此次过程的天气背景,以及发生发展演变过程,为以后的预报工作提供参考。

1 降水实况

2015年6月23日17时-24日00时,伊春中部出现强对流天气,部分地区出现暴雨。此次降水具有降水时间集中、降水空间分布不均等特点。1个乡镇雨量站达暴雨量级,7个乡镇雨量站达大雨量级,1个区域自动站达大雨。其中,东升小学降水量级最大56.4mm,伊春本站降水量45mm。此次降水主要发生在20-23时,有4个站点的小时雨强达到20mm以上,伊春本站21.3mm、碧仓库22.3mm、东升小学21.4mm、红旗20.5mm,达到了短时强降水的标准。

2 天气诊断

2.1 背景分析

6月23日08时亚欧中高纬为“两脊一槽”型,一脊位于乌拉尔山地区,另一脊位于黑龙江以北向鄂霍次克海延伸,贝湖至蒙古地区为一宽广槽区。黑龙江北部地区受暖脊控制,内蒙古东部地区有一短波槽波动,在内蒙古与吉林交界有一冷中心存在;在700h Pa和850h Pa上,从辽宁至黑龙江中部地区为一致的西南风,向黑龙江省中部地区输送暖湿空气,但强度均未达到急流标准,850h Pa上内蒙古东部地区对应为一暖脊。从大气层结的配置来看,黑龙江省中部偏西地区为下暖上冷的不稳定层结,随着系统的东移将影响伊春地区。20时,500h Pa内蒙古与黑龙江交界地区仍然存在浅槽波动,黑龙江中部地区受弱脊控制,700h Pa与850h Pa上黑龙江西部地区均存在一条切变线,伊春处于切变线东侧,西南风向伊春市输送暖湿空气,伊春地区上空温度露点差均小于3℃,可见伊春地区处于湿度较高的环境中。地面图上,伊春地区一直处于地面低压的前部,23日14时—20时伊春地区西侧存在一条地面辐合线。综上所述,500h Pa存在短波槽波动,中低层存在切变线,有西南气流输送暖湿空气,并且大气处于下暖上冷的不稳定层结,地面存在地面辐合线。

2.2 不稳定潜能

23日08时伊春本站的探空图中CAPE值较小,67.7J·kg-1,K指数32℃,T500-850为-26℃,从风场上来看,低层为西南风,高层为偏西风,垂直风切变不明显,低层有暖平流存在,不排除强对流天气发生的可能。到20时探空图(图1)可以发现,CAPE值明显增大,1141.4J·kg-1,K指数也增加到36℃,T500-850为-27℃;从风场上来看,低层有明显的垂直风切变,925h Pa为东北风,850h Pa迅速转为西南风,风速明显增加;并且低层的湿度较好,850h Pa上有逆温层存在,700~850h Pa较干,上层湿度又有所增加,中层有干侵入存在。说明大气处于不稳定层结,白天升温为夜间短时强降水的发生积蓄能量,一旦有触发机制发生,不稳定能量将得以释放。

2.3 地面触发机制

分析地面图上可以看到,从6月23日14时开始,在伊春地区西侧存在一条地面辐合线,此时强降水还未发生,可见辐合线形成于强降水发生前。自17时开始,伊春地区的温度露点差逐渐减小,由4℃减小到0℃。同时,不断有对流单体生成发展并且向东移动,从西部进入伊春地区给伊春地区带来降水。由于伊春地区特殊的山地地形,西北高东南低,回波自西北方向移入,气流经地形抬升,因此地面辐合线和地形抬升是强对流天气的触发机制。

3 多普勒雷达回波特征

3.1 反射率因子特征分析

分析伊春市多普勒天气雷达组合反射率因子产品,23日18时,伊春中西部地区有多对流单体生成,强中心达60d BZ,东北西南向呈线状排列,结构较为松散;另外,不断有强回波自西北方移入伊春境内。中西部地区的回波向西移动,快速经过伊春市区,移动过程中结构逐渐松散,长度和宽度均减小演变成块状,影响范围逐渐减小,但中心强度有所增加达到65d BZ,给伊春本站带来了4.6mm降水。自西北方向不断有回波移入伊春地区,向东北方向移动并且南压。移动过程中,后面不断有新的回波进行补充追赶前侧的回波,19时27分逐渐演变成带状回波(图2a);此时回波发展的较为旺盛,回波顶高达到12~13km。回波在上山过程中移动较快,结构较为紧凑,在下山向中部地区过程中,移动缓慢,且结构逐渐变得松散,长度缩小,宽度增加,但强中心范围有所增加,回波主体自19时58分影响测站,20时19分移除出(图2b),经加密雨量站点数据分析发现该时段是小时雨强超过20mm降水的主要时段。之后回波继续东移减弱,不断有新的对流单体自西移入影响伊春中部地区,但结构松散移动较之前速度较快,降水持续时间长,但小时雨强未达到20mm以上。

3.2 径向速度特征分析

从多普勒天气雷速度图上分析,降水发生前伊春地区为偏南风,随着降水的发生,风向逐渐转为西南风。19时27分的速度图中(图3a),速度辐合辐散明显,正负速度相间,存在逆风区,说明该回波还将继续发展维持,并且北部零速度线呈“反S型”,说明高层有冷平流存在,近雷达中心零速度线呈“S型”,判断低层有暖平流,为下暖上冷的不稳定层结,有利于对流的发生。19时58分(图3b)回波继续发展,逆风区范围减小,但负速度值明显增加。

4 结论与讨论

此次短时降水的发生是在500h Pa有浅槽波动,700h Pa、850p Pa存在切变线,地面处于低压控制这种大尺度环流背景下,小尺度对流造成的。

短时强降水要求大气处于不稳定层结,并且有较好的湿度配合,较为明显的垂直风切变,以及一定的触发机制。此次过程发生前,大气处于不稳定曾结,白天为夜晚降水的发生积蓄能量;地面辐合线以及伊春特殊的地形就是此次过程的触发机制,地面辐合线形成于强降水发生之前,并且它的出现以及存在的位置对于强天气的预报工作有一定的指示意义。

在此次短时降水发生的大背景下,水汽条件并不是特别有利,700h Pa和850p Pa虽然有西南气流输送水汽,伊春处于湿度较高的环境中,但西南气流强度未达到急流的强度,是此次过程的不利因素。

参考文献

[1]李大为,梁红,贾冬婵,等.“20110714”沈阳短时强降水多普勒雷达回波特征[J].气象与环境学报,2013,29(2):75-80.

[2]郑媛媛,俞小鼎,方翀,等.一次典型超级单体风暴的多普勒天气雷达观测分析[J].气象学报,2004,62(3):317-328.

[3]陈英英,唐仁茂,李德俊,等.利用雷达和卫星资料对一次强对流天气过程的云结构特征分析[J].高原气象,2013,32(4):1148-1156.

[4]冯晋勤,黄爱玉,张治洋,等.基于新一代天气雷达产品闽西南强对流天气临近预报方法研究[J].气象,2012,38(2):197-203.

短时分析 篇10

1 降水实况

2013-09-18T07:00—08:00, 包头市土右旗地区雨量站数据统计为:苏卜盖降水量25 mm、美岱水库降水量24.5 mm、公山湾降水量24.3 mm、水泉煤矿降水量23.3 mm、美岱召镇降水量22.7 mm、那太村降水量20.2 mm、马留村降水量18.9 mm、脑包沟村降水量18.3 mm, 这8个雨量站都位于土右旗东北部。

2 雷达回波分析

降水的反射率因子回波大致可分为三种类型:积云降水回波、层状云降水回波和积云层状云混合降水回波。在常规雷达上, 积状云降水回波被描述为具有密实的结构, 而层状云降水回波具有均匀的纹理和结构, 积状和层状混合云降水回波具有絮状结构。本文仔细分析了发生在层状云中的一个对流单体所引起的短时强降水, 总结了一些主要的雷达回波特征。

2.1 雷达回波的演变

2013-09-18T6:30积状层状云混合降水云系中回波较强的对流云团位于土右旗黄河以南地区, 强度为30~40 d BZ, 对流云团的回波顶高为5~12 km (图略) 。7:00, 对流云团越过黄河进入土右旗西南部, 强度为30~40 d BZ (见图1-a) , 云顶高度达14~15 km (见图2-e) , 并呈圆形结构, 预示着在对流云团中部对流呈发展态势。7:12, 对流云团整体移过黄河, 中心反射率因子最大强度为45 d BZ (见图1-b) 。对应的回波顶高达17 km (见图2-f) , 此高度对应着中纬度地区对流层顶的高度, 表明对流云团中对流发展旺盛。7:30, 对流云团移至土右旗中部地区 (见图1-c) , 其45 d BZ回波区域正处于美岱召镇南部, 对应的云顶高度为18 km (见图2-g) 。从7:12和7:30雷达回波对比来看, 7:30强度为45 d BZ的区域增大, 云顶最大高度增至18 km, 位于圆形对流泡的前沿, 对流泡后部云顶高14 km, 此时上升和下沉气流结构明显。

从7:36开始, 对流云团对流发展进入减弱阶段 (见图1-d) , 其45 d BZ区域的回波顶高降至14 km (见图2-h) , 并向北移动, 移至美岱召镇的中部。回波顶高数据的下降, 说明云团中的下沉气流在加强, 降水强度增大, 是短时强降水出现的主要时段。8:00, 对流云团大部分位于土右旗北部, 其回波形态与前几个时次相比, 强度减弱, 结构较松散, 回波顶高明显下降, 但处于美岱召镇东北部和公山湾的云顶高度仍在9 km以上, 此时强降水处于结束时段 (图略) 。

2.2 雷达回波的主要特征

在积状层状云混合降水回波中出现短时强降水时, 应重点分析对流云团结构、中心强度和对应的回波顶高等重要指标。从2013-09-18T07:00—08:00雷达回波演变状况分析, 短时强降水出现的落区与对流云团的结构、强度、移动路径和云顶高度的演变密切相关, 具体表征有以下几点: (1) 对流云团结构密实, 大于35 d BZ区域面积为150~200 km2。 (2) 对流云团缓慢向东北方向 (由平原向山地) 移动, 移速为25 km/h, 有利于抬升气流, 促进对流云团中水汽的辐合和输送的增强。 (3) 对流云团在移动的过程中, 前部的回波强度达到45 d BZ, 回波顶高达到12 km以上, 最大回波顶高为18 km, 已接近中纬度对流层顶的高度。如果云团属积状云, 易产生雷雨、大风、冰雹等强对流灾害性天气。 (4) 07:00—08:00对流云团中前部回波顶高≥12 km的区域近似于圆形结构, 此结构形态与积状云降水回波的强单体结构形态近似。 (5) 对流云团移过黄河后, 中前部回波顶高出现跳跃式增长。7:00—7:30, 回波顶高的最大值由12 km跃增至18 km。自7:36—8:00, 对流云团的回波顶高的最大值维持在9~14 km。回波顶高出现跳跃式增长和下塌 (维持一定的对流高度) 是短时强降水出现的重要条件之一。

3 讨论

关注积状层状云混合降水云系中对流云团的发生和发展, 对探测局地短时强降水、洪涝具有重要意义。通过上述探测和分析, 初步总结出以下判别指标: (1) 对流云团强度≥40 d BZ, 结构密实, 移动缓慢 (移速20~30 km/h) 。 (2) 对流云团中高耸云塔 (较强的对流泡) 呈圆形结构, 并维持一段时间, 强度≥45 d BZ, 回波顶高≥12 km。 (3) 对流团中高耸云塔 (较强的对流泡) 的回波顶高出现跃增, 对产生短时强降水极为有利。中纬度对流层顶的高度是判定短时强降水的一个重要指标。 (4) 对流云团中高耸云塔 (较强的对流泡) 的回波顶高出现下塌后, 平均高度继续维持在9 km以上。 (5) 对流云团由平原向山地移动或移至山沟峡谷的特殊地形, 强度增强, 对触发局地产生强降水十分有利。 (6) 对流云团中高耸云塔 (较强的对流泡) 经过的地区是地面降水的大值区。如果积状层状云混合降水云系中存在多个对流云团, 对流云团的列车效应对判断局地暴雨也有十分重要的意义。

摘要:积状层状混合性降水云系是包头地区短时强降水的主要云系之一。利用巴彦淖尔、鄂尔多斯和呼和浩特新一代天气雷达回波拼图资料, 对2013-09-18—19发生在包头地区的一次大到暴雨天气进行分析, 发现积状层状混合性降水云系回波顶高的跃升、维持与地面产生短时强降水有较好的对应关系。这对日常短时临近预报预警有一定的指导意义。

关键词:积状层状,短时强降水,雷达回波,包头

参考文献

短时分析 篇11

摘要:Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金以其低密度、高强度、高刚度和优异的抗氧化性等特点,在航空航天领域具有广泛的应用前景,采用水冷铜坩埚真空感应熔炼炉(ISM)制备了Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金铸锭,并采用高温锻造工艺研制出了高温钛合金锻坯.显微组织分析结果表明,锻态高温钛合金为近α型钛合金,显微组织为网篮组织.拉伸力学性能测试结果表明:从室温到700℃,锻态Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金均展现出优异的力学性能.在700℃的条件下,其抗拉强度仍然可以达到近550MPa,延伸率达到15%.

关键词:钛合金;锻造;组织;力学性能

DOI:IO.15938/j.jhust.2015.03.015

中图分类号:TG146.2

文献标志码:A

文章编号:1007-2683 (2015)03-0078-04

0 引 言

钛合金以其密度低、比强度高、耐高温、耐腐蚀和焊接性好等优点,在航空、航天、化工等领域得到广泛应用.从使用温度来看,传统的及现有的成熟高温钛合金已不能满足技术指标要求,目前世界各国研究的高温钛合金成分均为Ti-AI-Sn-Zr-Mo-Si系,最高使用温度仅为600CC,尽管国内外对高温钛合金进行了大量的研究工作,近20年来高温钛合金使用温度没有得到进一步的突破.

随着航空航天工业的发展,现有高温钛合金的力学性能,已经远不能满足构件对更高工作温度的性能要求,因此,急需发展能够满足在600℃以上使用的新型高温钛合金.本文研制了一种可以在600℃-700℃短时使用的Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金,制备出锻坯,并系统研究了锻态高温钛合金的显微组织和力学性能.

1 实验方法

本文所用Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金的名义成分为:Ti-6 Al-3 Sn-10Zr-0.8 Mo-I Nb-I W-O.25Si.实验所使用的原材料为0级海绵钛,高纯铝、纯锡、海绵锆、纯硅粉,高熔点合金元素铌、钼和钨分别以中间合金的形式加入(Al-Nb、Al-Mo和Al-W中间合金).采用水冷铜坩埚真空感应凝壳熔炼炉(ISM),将上述原材料熔铸成铸锭,

将上述高温钛合金铸锭切割成圆柱形试样,对试样进行开坯锻造.锻造初始温度为1150℃,应变速率为0.1-0.01 s-i,总变形量为75%左右,锻前试样表面喷涂抗氧化涂料,以减少试样预热及锻造过程中表面的氧化.另外,为降低试样在锻造过程中的温降,锻模需要预热到600℃以上.锻后,锻坯在700℃条件下退火4h.从宏观形貌来看,锻坯外观完整,无任何裂纹等缺陷.

高温钛合金锻坯的显微组织采用X射线衍射仪(XRD)、OLYMPUS-TH3型光学显微镜(OM)和S-4700型扫描电子显微镜(SEM/EDS)进行分析.OM及SEM试样制备过程为:先采用水磨砂纸将试样磨到0.5μm,然后用0.5μm金刚石喷雾抛光剂进行抛光,抛光后的试榉用标准Kroll溶液腐蚀(Kroll溶液的组成为:4% HN03+2% HF+94%H20),最后在无水乙醇溶液中进行超声波清洗,高温钛合金的室温及高温拉伸性能均采用万能力学性能试验机测试,高温钛合金试样为板状拉伸试样,室温拉伸过程中的位移变化采用引伸计测量,室温及高温拉伸性能采用的应变速率均为1×10-3S-1.

2 实验结果与讨论

图1所示为锻态Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金的XRD图谱.从图中可以看到锻态合金主要是由a-Ti相组成,因此,该合金是一种近α型钛合金.

图2分别为高温钛合金锻坯中心区域、沿半径方向1/2r处区域、边缘区域的光学显微镜及扫描电子显微镜照片.从显微组织照片可以观察到,高温钛合金锻坯三个区域的显微组织均为典型的网篮组织(与铸态相比,组织得到细化),初始β晶界难以看到.另外,从锻坯边缘区域到中心区域,还可以观察到块状的初生α相(如图2(b)中白色的块状相)呈逐渐增多的趋势.

高温钛合金铸锭锻造的初始温度是在β单相区.由于不是等温锻造,锻造过程中,高温钛合金会因散热而出现温降,终锻温度会达到a+p两相区.锻造总变形量达到75%,原始的高温β晶粒破碎,而终锻温度较低,则导致动态再结晶过程中口晶粒来不及长大.温度达到α+β两相区时,片状α相从口相中析出,同样由于温降较快,析出的片状α相尺寸减小,从而形成较细小的网篮状组织.锻态高温钛合金局部会出现尺寸略大的块状α相,如图3α)所示,这将会对会对组织性能的均匀性带来不利影响,通过采用扫描电子显微镜对块状α相及网篮组织中α板条区域的能谱分析(EDS所选区域及对应的能谱结果如图3b)和表1所示),发现网篮组织中各元素含量均略低于块状α相的元素含量,因此可以判断块状α相的产生主要是由于原始铸锭中成分偏析造成的,铸锭凝固过程中,由于中心区域冷却速度较慢,合金元素更易发生偏析,从而导致从铸锭边缘区域到中心区域的初生块状α相逐渐增多.另外,在进一步锻造过程中,合金元素偏析难以消除,而且高温锻坯的边缘到锻坯中心形成温度梯度,锻坯中心区域的温度较高且冷却速度较低,初生α相在锻坯中心区域长大速度要快于边缘区域,这也是引起锻坯中心区域初生块状α相较多的原因之一.

高温钛合金铸锭经锻造后,显微组织明显细化,这将对高温钛合金的力学性能产生显著影响,图4为锻态高温钛合金的室温拉伸性能测试曲线,其抗拉强度达到1138 MPa,延伸率为7.3%,与铸态高温钛合金力学性能相比提高明显(铸态合金抗拉强度和延伸率分别仅为1000 MPa和5%左右).图5为锻态高温钛合金分别在650℃、700℃和750℃条件下拉伸力学性能的测试结果.由图5可见,随着测试温度的提高,强度降低而塑性提高,但即使在650℃和700℃的条件下,其抗拉强度仍然可以分别达到近752 MPa和550 MPa,延伸率分别达到约12%和15%.

图6为不同温度下锻态高温钛合金的强度与塑性变化曲线.从图中可以发现,在低于650℃的测试条件下,高温钛合金的强度降低较缓慢,当测试温度达到650℃以上时,强度下降及塑性上升均较快.但从总体上看,从室温到700℃,锻态Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金均展现出优异的力学性能.

图7为锻态高温钛合金在不同温度条件下进行拉伸性能测试的断口形貌.从断口可以看出,室温下主要为穿晶解理断裂,随着测试温度的提高,韧窝逐渐增多,且韧窝深度增加,沿晶断裂趋势增加,塑性提高明显.

3 结 论

1)锻态Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系高温钛合金为近α型钛合金.其显微组织为网篮组织,从锻坯边缘区域到中心位置,初生α相的尺寸逐渐增大.接近锻坯中心的局部位置存在尺寸较大的初生α相,这主要是由铸锭成分偏析所导致的.

短时分析 篇12

短时强降水能导致危害较大的气象灾害, 具有突发性、局地性、影响大等特点, 是造成山洪灾害的主要原因之一。James Bruce[1]等研究了气候脆弱性和适应气候变化, 发现温哥华机场短历时强降水呈增加趋势;1950~1990年, 春季和初夏大雨频率加拿大东南部增加8%, 西南部增加3%, 而相邻的美国在过去90年, 增加近20%, 强降水重现期减少一半。刘增基[2]等分析了福建省前汛期短历时强降水 (3小时大于30mm) 气候统计特征, 高发时期为6月10~25日, 一天中高发时间为13~21时, 高峰在16~17时, 其空间分布与降水概率分布不一致。刘鑫华[3]等进行了2009年夏季500 h Pa西太平洋副高区短时强降水中尺度天气分析, 指出2009年6、7、8, 3个月西太平洋副热带高压区短时强降水8月份为最多, 7、8月份下午发生次数多于上午, 其中尺度分析需关注低层的显著湿区、高低层副高斜压性、低层气流辐合、地形抬升、925h Pa水汽辐合等的分析。刘爱鸣等[4,5]进行了前汛期短历时强降水天气分析, 揭示了其大范围强降水的概念模式和影响系统的气候特征。严洌娜等[6]研究了短历时强降水风险设计方法。以上研究涉及短历时强降水在局部地区的年际、日际分布特征、风险设计方法、天气学特征、中尺度分析要点等, 显示了短时强降水研究的应用方向。

湖北省一直是洪涝灾害比较严重的省份, 短时强降水 (3小时雨量≥50 mm) 发生频次高, 分布区域广。应用2011年梅汛期湖北省4次暴雨过程 (6月3~4日、9日、13~14日、17~18日) 的区域气象站和国家气象站等观测资料, 分析了短时强降水的日变化和空间分布特征, 并结合NCEP风场资料 (1°×1°) , 初步分析了低空西南急流的作用。

2 短时强降水出现频次日变化特征分析

分析4次暴雨过程中短时强降水出现站次和时间段, 可以发现:高发时段集中在夜间, 3次过程集中在02:00~08:00 (图1a、1c和1d) , 1次过程为20:00~次日02:00 (图1b) 。强降水在湖北省范围内的影响时间, 各不相同, 较长的分别达36小时和24h (图1d、1b) , 另2次则只有18h和12h (图1c、1a) 。

(a 2011年6月3-4日、b 9-10日、c 13-14日、d 17-18日)

3 短时强降水出现频次空间特征分析

由4次暴雨过程中短时强降水的站点频次空间分布可见, 短时强降水主要分布在江汉平原中东部、鄂东南、鄂东北以及鄂西南东南部, 其余地区基本没有。高发区域位于洪湖-咸宁-黄冈一线、恩施东部鹤峰附近以及潜江-仙桃-蔡甸一线, 站点频次累计达6~11次。3h雨量100 mm以上的站点空间分布显示, 主要分布在荆州南部、潜江附近和咸宁南部, 站点频次达3~5次。比较图2与图3, 可以发现, 以上4次暴雨过程, 鄂西南、鄂东北以及鄂东南中北部出现3h50 mm的降水频次较多, 但出现3h100 mm以上的更强降水的频次则几乎没有。

4 西南急流影响分析

造成短时强降水的影响因子, 主要是梅雨期大的环流背景条件和中小尺度天气系统的配合[7], 其中低空急流是重要天气条件之一。王蕾[8]等对低空急流活动的统计分析表明, 汛期低空急流活动与长江流域区域性暴雨有伴随性, 多雨年急流次数很多, 少雨年则很少。据统计[9], 江淮梅雨期, 79%的低空急流伴有暴雨, 反之, 83%的暴雨伴有低空急流。对以上4次暴雨过程进行分析, 均有低空西南急流影响。

(a 2011年6月3-4日、b 9-10日、c 13-14日、d 17-18日)

利用NCEP资料分析了4次暴雨过程的低空西南急流平均风速场, 可以发现, 4次暴雨过程的850 h Pa西南急流轴主要位于湖南、江西, 在26°~30°N、108°~118°E区域内自西向东排列着3个中心速度大小不等的急流核, 西边急流核位于贵州与湖南交界处, 中部急流核位于湖南中东部、江西西北部和湖北江汉平原东南部, 东部急流核位于江西东部至安徽南部。当东部急流核中心速度明显强于中西部2个急流核时, 有利于湖北省较大范围 (江汉平原南部、鄂东北、鄂东南、鄂西南) 短时强降水出现 (图2b、2d) ;当中部急流核中心速度明显强于西部和东部2个急流核时, 主要影响区域为江汉平原南部、鄂东南和鄂东北南部 (图2a、2c) , 影响范围较前一种情况小。此外, 当东部急流核中心速度明显强于中西部急流核时 (图2b、2d) , 短时强降水在湖北省的影响时间也明显要长 (图1b、1d) 。

前述可知, 4次暴雨过程的短时强降水出现时间主要集中在20时~次日08时, 且后半夜居多 (02时~08时, 有3次) 。分析4次暴雨过程的低空西南急流6h间隔的平均风速与最大风速, 可以发现, 西南急流的平均风速与最大风速有较好的增长对应关系, 平均风速多在9~15 m·s-1, 最大风速在12~26 m·s-1之间, 基本表现出此增彼长的一致性。4次暴雨过程的20时~次日08时时段内, 西南急流均有1次明显加强并至最强的过程 (17~18日过程平均风速有例外) , 其中3次过程随着西南急流的加强, 短时强降水站次明显增多或保持较高水平 (图1a、1c、1d与图2a、2c、2d) , 强降水站次峰值与西南急流平均风速与最大风速的峰值有较一致的对应关系;仅9~10日过程, 前期14:00至次日02:00, 西南急流加强时, 短时强降水站次表现出明显增多, 但02:00后, 西南急流仍维持较强时, 短时强降水站次开始明显减少, 即后期西南急流强度与短时强降水站次略有不同步 (图1b、2b) 。整体上来看, 西南急流的加强过程及峰值时间与短时强降水站次的增多过程或峰值时间, 有相当好的相关性。

此外, 下垫面和地形条件对短时强降水的形成也有着重要作用, 如地形加热不均造成边界层不稳定增强、冷空气阻挡、动力抬升、喇叭口地形辐合等。谢娜[10]等通过数值模拟研究了地形对成都暴雨的作用。陈明[11]等研究了山区地形跟暴雨的关系。翟国庆[12]等通过数值模拟研究了中尺度下垫面对暴雨的影响。分析以上4次暴雨过程的空间分布, 表现出在某一特定区域的集中度, 显示出地形作用的痕迹。但由于地形与天气系统往往存在非线性作用, 其物理机制仍非常复杂, 值得进一步探讨和研究。

5 小结

2011年梅汛期4次暴雨过程的短时强降水时空分布综合分析表明:

短时强降水高发时间主要在夜间, 且以后半夜 (02:00~08:00) 居多。

短时强降水高发区域位于洪湖-咸宁-黄冈一线、恩施东部鹤峰附近以及潜江-仙桃-蔡甸一线, 站点频次累计达6~11次。3小时雨量≥100 mm的超强降水, 主要出现在荆州南部、潜江附近以及咸宁南部。

低空西南急流对短时强降水有重要影响。低空西南急流的加强过程和峰值时段, 往往伴随着短时强降水站次的增多和峰值时段, 表现出较好的相关性。低空西南急流核主要分布在湖南和江西。当位于江西省的东部急流核中心速度明显强于中西部急流核时, 有利于湖北省较大范围短时强降水出现, 同时短时强降水在湖北省的影响时间也明显较长;当中部急流核中心速度明显强于西部和东部2个急流核时, 主要影响区域为湖北省东南部, 影响范围也较小。

参考文献

[1]James Bruce Water Sector:Vulnerability and Adaptation to ClimateChange Final Report[J], Global Change Strategies International Inc.andAtmospheric Environment Service, Environment Canada.2006. (6)

[2]刘增基等, 福建省前汛期短历时强降水气候的统计特征[J], 福建气象, 2000, 1:18-21.

[3]刘鑫华, 周庆亮, 盛杰.2009年夏季500hPa西太平洋副高区短时强降水中尺度天气分析述评[J].天气预报技术总结专刊, 2011, 3 (1) :27-31.

[4]刘爱鸣等, 前汛期短历时强降水天气分析 (一) —影响系统的气候特征[J] (福建气象, 2001, 3:18-21:6-10.

[5]刘爱鸣等, 前汛期短历时强降水天气分析 (二) —大范围强降水的概念模式福建气象[J], 2001, 4:1-4.

[6]严洌娜等, 短历时强降水的极值分布与统计风险计算[J]科技通报2005, 21 (6) :657-667.

[7]倪允琪, 我国重大天气灾害形成机理和预测理论研究[J]中国基础科学2001, 9:4-7.

[8]王蕾等, 中国西南低空急流活动的统计分析[J]南京气象学院学报2003, 26 (6) :797-805.

[9]崔讲学, 湖北省天气预报手册-暴雨预报[M]气象出版社2011年.

[10]谢娜等, 成都地区一次暴雨过程数值模拟及敏感性试验高原山地气象研究2011, 31 (2) :39-44.

[11]陈明等, 山区地形对暴雨的影响[J]地理学报1995, 50 (3) :256-263.

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