雄安新区气候特征及变化趋势分析

为了更好地为雄安新区的规划和建设提供气候服务,本文以雄安新区3个国家气象站建站至2018年的逐日气象观测资料,系统分析了雄安新区的基本气候特征及其变化趋势;并采用2009—2018年精细化陆面同化数据和气候变化预估数据,分析了雄安新区最近10年以及未来10年降水量和气温的空间分布特征。结果表明：雄安新区平均年降水量480.8 mm,降水集中在6—9月;1961—2018年,雄安新区平均年降水量总体呈减少趋势,其中夏季减少趋势明显,而秋季增多趋势较为明显;预计未来10年,雄安新区大部分地区降水量增加。雄安新区年平均气温、平均最高气温和平均最低气温分别为12.6、18.7、7.3℃,年内（1981—2010年平均）,雄安新区7月份气温最高,1月份最低;1961—2018年,雄安新区平均气温、平均最高气温和平均最低气温总体均呈升高趋势,其中春季和冬季升温明显,其次为夏季,而秋季气温变化趋势不明显;预计未来10年,雄安新区气温将明显上升。雄安新区年平均日照时数2335.2 h,年内,春、夏季日照时数相对较多,秋、冬季日照时数相对较少;1968—2018年,雄安新区年日照时数总体呈减少趋势,其中秋季减少速率最快,春季相对最慢。雄安新区年平均风速1.7 m/s,年内,4月平均风速最大,1、8、12月相对最小;1961—2018年,雄安新区年平均风速总体呈减小趋势,其中冬季减小速率相对最大,夏季最小。     

春季农田地表空气中PM10浓度变化与环境因子关系

为探讨春季农田近地表空气中PM_(10)浓度变化与环境因子关系,于2019年3月1日至5月31日,用PM_(10)采样器、自动气象站以及土壤温湿度数据采集器,对山东泗水县开垦农田近地表80 cm处空气中PM_(10)浓度与环境因子进行了观测,使用线性回归和Pearson相关系数分析方法、曲线回归分析法、多元线性回归和逐步回归分析方法分析了PM_(10)浓度变化与环境因子的关系。结果显示:在3—5月,山东泗水县典型农田近地表80 cm处空气中PM_(10)浓度平均值为117.06μg·m~(-3)、变化范围为16.67～333.33μg·m~(-3)。同时,PM_(10)浓度变化与风速呈显著负相关和指数函数关系(y=151.66e~(-0.19x),R~2=0.162、P0.001),与相对湿度呈显著二次函数关系(y=-0.48x~2+6.14x-62.47,R~2=0.103、/P0.05);PM_(10)浓度变化与气温呈显著S曲线函数关系(y=e5.00-5.28/x,R~2=0.089、P0.01)。另外,PM_(10)浓度变化与风速、气温、相对湿度、5 cm土壤温度和湿度因子多元回归与逐步回归分析结果显示,风速影响达到显著水平(y=-16.824x_1+150.420,x_1为风速,R~2=0.126,F=9.658、P0.01)。研究表明,在春季,受风速等多种环境因子影响,山东泗水县农田近地表空气中PM_(10)污染影响不容忽视。     

不同时期灌水对冬小麦干热风的防御效应

灾前灌水是防御灾害发生的有效措施,为掌握灌水的关键发育期及适宜灌水量,在防雨棚和自然大田进行冬小麦抽穗期、开花期、灌浆初期灌水试验。结果表明：在开花期,灌水100、150 mm自然大田干热风穗的发生率比遮雨棚降低31.77%、32.85%,而穗粒重自然大田比防雨棚提高12.25%、5.45%;无论开花期还是抽穗~灌浆初期,灌水处理的千粒重均比对照大,防雨棚中随灌水时间推后千粒重逐渐增大,而自然大田以开花期灌水千粒重最大,为47.664 g。灌水100、150 mm处理,灌水效率自然大田均比防雨棚高,且均以开花期灌水效率最高,为4.110 g·m^-2·mm^-1,防雨棚灌水150 mm比灌水100 mm高约0.2 g·m^-2·mm^-1,而自然大田受自然降水补给调节土壤水分,灌水150 mm比灌水100 mm低0.565~1.301 g·m^-2·mm^-1。灌水对干热风防御效应效果自然大田较防雨棚更为显著,且以开花期灌水效应最为显著。     

Wind regime for long-ridge yardangs in the Qaidam Basin,Northwest China

Yardangs are typical aeolian erosion landforms, which are attracting more and more attention of geomorphologists and geologists for their various morphology and enigmatic formation mechanisms. In order to clarify the aeolian environments that influence the development of long-ridge yardangs in the northwestern Qaidam Basin of China, the present research investigated the winds by installing wind observation tower in the field. We found that the sand-driving winds mainly blow from the north-northwest, northwest and north, and occur the most frequent in summer, because the high temperature increases atmospheric instability and leads to downward momentum transfer and active local convection during these months. The annual drift potential and the ratio of resultant drift potential indicate that the study area pertains to a high-energy wind environment and a narrow unimodal wind regime. The wind energy decreases from northwest to southeast in the Qaidam Basin, with the northerly winds in the northwestern basin changing to more westerly in the southeastern basin. The strong and unidirectional wind regime for the long-ridge yardangs in the northwestern Qaidam Basin results from the combined effects of topographic obstacles such as the Altun Mountains and of the interaction between the air stream and the yardang bodies. Present study suggests that yardang evolution needs such strong and unidirectional winds in high- or intermediate-energy wind environments. This differs from sandy deserts or sandy lands, which usually develop at low- or intermediate-energy wind environments. Present study clarifies the wind regime corresponding to the long-ridge yardangs' development, and lays firm foundation to put forward the formation mechanisms for yardangs in the Qaidam Basin.     

干涸湖床不同类型盐土地表净风吹蚀实验研究

以内蒙古东乌珠穆沁旗及浑善达克沙地区域干涸湖床3种不同形态的盐土原状土为对象,通过风洞模拟实验,研究了干涸湖床不同类型盐土地表的净风吹蚀速率。对比风洞实验测定结果发现,3种盐土净风吹蚀速率依次是:蓬松盐霜盐土(14.44 g·m^-2·min^-1)>普通盐土(1.00 g·m^-2·min^-1)>结皮盐土(0.42 g·m^-2·min^-1)。风蚀过程中,不同类型盐土的近地表物质输移主要集中分布在0~10 cm的高度范围内,初始运动中,实验盐土风蚀颗粒物质以就地滚动和近距离跃移为主。实验观测发现,随着风速的增大,更多、更大的表面物质会受到更强烈的撞击与磨蚀作用,形成较细小的粉尘物质释放于空中,因此,干旱区盐土地表是形成区域盐碱浮尘或含盐沙尘天气的重要物源。不同类型盐土近地表物质输移总量从大到小依次是:蓬松盐霜盐土(3.17 g)、结皮盐土(0.42 g)、普通盐土(0.35 g)。     

华南地区城市常见园林树木风灾受损等级及抗风能力研究

【目的】探索城市绿地园林树木风灾受损情况及树种抗风性能力。【方法】调查深圳城市绿地园林树木2018年台风"山竹"的风灾受损情况及测定相关数据,结合历史资料提出园林树木抗风灾等级评价标准,并采用综合评分法对50种常见园林树木的抗风性能进行评价与分析。【结果】根据园林树木风灾受损程度及预期恢复状况将风灾受损状况划分为5等级,将树种抗风性能对应划分为5等级;抗折枝能力优良树种多为棕榈科、原生近海地区、适合滨海绿化的种类,原生内陆静风区树种普遍抗风性差;抗折干树种一般材质坚韧、干形挺直,树冠受风面小;抗倒伏种类的根系通常特化或具深根性,一些种类冠形通透、风阻小或枝条柔韧度高。【结论】决定树种抗风性能的主要形态因子为树干与材质、抗弯强度、冠层密度、冠高比、根系状况、挠曲变形量和最大静荷载;在50个常见园林树种中,棕榈类、乡土树种及根系发达或材质坚韧、树冠通透的种类抗风性能较强。     

湖北省风能资源评估

利用湖北省77个气象站1971~2000年气象资料以及6个野外观测点的加密观测资料,计算了有关风能参数,对湖北省风的基本特征进行了详细分析,结果表明:受地形和气候共同影响,湖北省风能资源(比较)丰富区主要分布在北部及汉江中游的主要风口、山体相对孤立的中高山区以及大型湖泊的周边地区等具有特殊地形地貌的区域。由于湖北省北部山地较为破碎,从鄂北岗地到整个江汉平原均处于冷空气南下的通道上,其许多地方风能具有开发利用的潜力。鄂西的河谷盆地及鄂东的低山丘陵风能资源贫乏。     

干燥窑结构改进对风速流场均匀性的影响

针对顶风机型木材干燥窑内部风速流场分布不均匀问题,基于发明问题解决算法（Algorithm for Inventive-Problem Solving,ARIZ）对干燥窑从优化窑体结构、调整锯材间隙、改善导流方式3个方向进行分组改进设计,每组包含4个方案,共得到了12个几何方案模型;采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）仿真对比分析不同模型的风速流场,利用逐项耦合迭代法确定了调整锯材间隙和增设导流板两个改进方向能够解决窑体内部风速流场分布不均匀问题;采用风速流场分布云图、检测点风速差值、平均速度、速度不均匀系数4项评价指标,对84个监测点风速数据进行数值计算和对比分析后迭代出将窑体结构的四角优化为曲面化设计,调整锯材间隙为上宽下窄的非等距形式,并在预留气道中增加三块平面导流板来改善导流方式的综合性改进设计方案为较优方案。该方案的风速差值为-0.058m/s更趋近于0,平均速度提升了15.60%,速度不均系数降低了72.70%;结果表明,采用ARIZ对干燥窑结构进行迭代改进设计的方法可有效解决窑体内部风速流场分布不均匀问题。     

干旱半干旱区落叶期农田防护林防风效果的风洞试验研究

探究落叶期不同结构乔灌木农田防护林带的空气动力学特征,合理配置林带结构对于减轻风季(10月-翌年5月)干旱、半干旱区农田土壤风蚀灾害具有重要意义。该研究利用风洞模拟技术,以"2行1带"式乔灌木林带为研究对象,按照1:100的缩尺比例,设计了不同疏透度、不同行距的林带模型,分析不同结构林带的风速廓线、防风效能和有效防护比,揭示落叶期不同结构林带空气流场特征和防风效果。结果表明:乔、灌木林带对空气流场垂直结构产生了不同影响,乔木林带对气流具有分层作用,风影区位于林带后5倍树高处(5H),灌木林带对气流具有抬升作用,风影区紧邻林带;疏透度较低的林带风速削弱作用更明显,疏透度45%、58%的乔木林带主要防风效能区间分别为20%～25%和15%～20%,疏透度36%、54%的灌木林带主要防风效能区间分别为10%～20%和5%～15%;在疏透度相近的条件下,行距对乔木林带防护效果的影响较小,在相同防风效能下不同行距乔木林带的累积有效防护比相差不到5个百分点,行距对灌木林带防护效果能产生较明显的影响,4cm行距灌木林带相比2.5cm行距林带在相同防风效能下的累积有效防护比高18～25个百分点;本研究中,乔木林带和灌木林带最优配置均为低疏透度(乔木45%、灌木35%)宽行距(乔木6 cm、灌木4 cm)模式。因此,在干旱、半干旱地区构建农田防护林带时,应当充分考虑林木落叶期的结构特征,针对乔木、灌木各自的特点有针对性地进行搭配,在合理的林带疏透度范围内,适当增大林带行距,以提高林带的防风能力,保障林木的健康生长。     

锥形风场式防飘喷雾装置内流道优化与防飘特性

锥形风场式防飘喷雾装置是利用辅助气流进行防飘作业的一种创新结构形式。为分析其防飘机理,改善防飘喷雾作业效果,对现有装置进行优化设计与防飘特性研究。基于质子动力学基本定律,构建了单个雾滴在运动空气介质中的受力模型,明晰了锥形风场的防飘机理。运用流体力学理论分析内流道气流损失,并利用CFD数值仿真技术结合风场测试对防飘喷雾装置进行优化设计。结果表明：当内流道弯管的曲率半径设计为4 cm时,优化后装置出口处仿真试验风速较优化前提高23.5%,测试试验风速较优化前提高28%,风机有效利用率提高21.2个百分点,优化方案合理。风洞条件下装置防飘特性试验结果表明：侧风风速、喷头高度、锥风风速与总雾滴飘移量占比具有相关性,通过多因素正交试验建立的竖直和水平方向的数学模型显著性较高（P<0.05,R2分别为0.934、0.945）,表明锥形风场可以抵御绕流涡旋的产生,具有减少雾滴在纵向高度上随风飘失的特性。该研究可为综合分析雾滴飘移沉积规律提供一定参考。