Progressively Complex Numerical Studies of Infrasound Generated by Atmospheric Convection

大气对流产生的次声波的逐渐复杂的数值研究

基本信息

  • 批准号:
    0832320
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-09-01 至 2011-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Recent field experiments in the High Plains of the United States indicate that severe thunderstorms emit infrasound at frequencies between 0.1 and 10 Hz much more intensely than non-severe weather systems. The unsteady motion of a developing or mature tornado is one likely source of the relatively strong signal. This hypothesis motivated a field study by the National Oceanic and Atmospheric Administration to evaluate the use of infrasound detection for tornado warning. The results were promising, but in order to improve the skill in distinguishing vortex signals from extraneous noise, it is essential to advance current knowledge of the various mechanisms that produce infrasound in a convective storm. Although the general theory of vortex acoustics is highly developed, current understanding of the structure and unsteady motions of a developing tornado is limited. Consequently, there is no definitive theory for tornado infrasound. Moreover, there is insufficient understanding of the infrasound that is produced by other flow structures or diabatic cloud processes within a convective storm. In the absence of detailed observations, numerical modeling provides the best method for obtaining the missing knowledge. This project will involve a systematic computational study of the production of infrasound by progressively complex forms of atmospheric convection. The forms considered will include a dry thermal, a non-precipitating cumulus, a towering cumulonimbus and a non-supercell tornado. The dominant sources of 0.1-10 Hz infrasound will be identified. The scaling of acoustic power (intensity) and peak emission frequencies with the control parameters of each convective system will be investigated. Sensitivity to modifications of microphysics and subgrid turbulence parameterizations will be examined. The principal studies will be carried out with a fully compressible version of the Regional Atmospheric Modeling System. Adaptation of the NCAR Weather Research and Forecasting model (WRF) for the purpose of studying infrasound will also be pursued. Intellectual Merit: This research will explore a new frontier of atmospheric modeling: the simulation of infrasound generated by turbulence, microphysical processes and vortices in convective storms. The intellectual merit of this project lies in the effort to elucidate the physical processes that are responsible for generating detectable infrasound, and to clarify the exact structure of the acoustic emissions. The results will build a foundation for improving current methods to connect observed emissions to specific events or objects within an evolving storm. Broader Impacts: The principal broader impact of this study is the potential for improvement of tornado warning by contributing to the refinement of infrasonic detection methods that are intended to compliment radar systems. In addition, this project will further develop a synergy between the atmospheric science and aeroacoustical engineering communities.
最近在美国高平原进行的现场实验表明,强雷暴发出的次声频率在0.1至10赫兹之间,比非恶劣天气系统发出的次声要强烈得多。发展中或成熟的龙卷风的不稳定运动可能是相对较强信号的一个来源。这一假设促使美国国家海洋和大气管理局进行了一项实地研究,以评估次声探测在龙卷风警报中的使用。结果是有希望的,但为了提高区分涡旋信号和外来噪声的技能,有必要提高对对流风暴中产生次声的各种机制的现有知识。虽然涡旋声学的一般理论已经非常发达,但目前对正在发展的龙卷风的结构和非定常运动的了解是有限的。因此,龙卷风次声还没有明确的理论。此外,对对流风暴中其他流动结构或非绝热云过程产生的次声也缺乏足够的了解。在缺乏详细观测的情况下,数值模拟提供了获取缺失知识的最佳方法。该项目将涉及对大气对流形式逐渐复杂的次声的产生进行系统的计算研究。所考虑的形式将包括干热、非降水积云、高耸的积雨云和非超级单体龙卷风。将确定0.1-10赫兹次声的主要来源。将研究声功率(强度)和峰值发射频率随每个对流系统的控制参数的变化。将检查对修改微物理和次网格湍流参数的敏感性。将使用区域大气模拟系统的完全可压缩版本进行主要研究。还将继续采用NCAR天气研究和预报模型(WRF)来研究次声。智能优点:这项研究将探索大气模拟的新前沿:模拟对流风暴中湍流、微物理过程和涡旋产生的次声。这个项目的学术价值在于努力阐明产生可检测到的次声的物理过程,并澄清声发射的确切结构。这一结果将为改进当前的方法奠定基础,以将观测到的排放与不断演变的风暴中的特定事件或物体联系起来。更广泛的影响:这项研究的主要更广泛的影响是,通过改进旨在补充雷达系统的次声探测方法,有可能改进龙卷风警报。此外,该项目将进一步发展大气科学和航空声学工程界之间的协同作用。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

David Schecter其他文献

PARTIAL SPLENIC EMBOLIZATION AS A TREATMENT FOR INTRACRANIAL HEMORRHAGE CAUSED BY IMMUNE THROMBOCYTOPENIC PURPURA
  • DOI:
    10.1016/j.chest.2020.08.910
  • 发表时间:
    2020-10-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    David Schecter;Nader Emami;David Hirschl;Lewis Eisen
  • 通讯作者:
    Lewis Eisen
UTILIZING ULTRATHIN BRONCHOSCOPE FOR PERIPHERAL LUNG LESION BIOPSY
  • DOI:
    10.1016/j.chest.2020.08.1692
  • 发表时间:
    2020-10-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    David Schecter;Mahmuda Akhter;Abhishek Sarkar;Ali Sadoughi
  • 通讯作者:
    Ali Sadoughi
Beer's “organizational tensegrity” and the challenge of democratic management
Ultrathin Bronchoscopy Without Virtual Navigation for Diagnosis of Peripheral Lung Lesions.
无虚拟导航的超薄支气管镜用于诊断周围肺病变。
  • DOI:
    10.1007/s00408-024-00695-1
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Ali Sadoughi;S. Synn;Christine Chan;David Schecter;Gabriel Hernandez Romero;Sahil Virdi;Abhishek Sarkar;Mimi Kim
  • 通讯作者:
    Mimi Kim
Total systems intervention: A research program
  • DOI:
    10.1007/bf01060048
  • 发表时间:
    1992-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.600
  • 作者:
    Robert L. Flood;Michael C. Jackson;David Schecter
  • 通讯作者:
    David Schecter

David Schecter的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('David Schecter', 18)}}的其他基金

Modeling Studies of Transitions from Slow to Fast Tropical Cyclone Intensification
热带气旋从慢速强度到快速强度转变的模拟研究
  • 批准号:
    2208205
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Mesoscale Vortex Dynamics in Tropical Weather Systems
热带天气系统中的中尺度涡动力学
  • 批准号:
    1743854
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Mesoscale Vortex Interactions in Tropical Systems
热带系统中的中尺度涡相互作用
  • 批准号:
    1250533
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Fundamental Studies of Disturbed Tropical Cyclones: A Deeper Look into the Causes and Consequences of Asymmetric Structure Under Various Environmental Conditions
受干扰热带气旋的基础研究:深入研究各种环境条件下不对称结构的原因和后果
  • 批准号:
    1101713
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Diabatic Ekman Turbulence
非绝热艾克曼湍流
  • 批准号:
    0750660
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

TPLATE Complex通过胞吞调控CLV3-CLAVATA多肽信号模块维持干细胞稳态的分子机制研究
  • 批准号:
    32370337
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
二甲双胍对于模型蛋白、γ-secretase、Complex I自由能曲面的影响
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高脂饮食损伤巨噬细胞ndufs4表达激活Complex I/mROS/HIF-1通路参与溃疡性结肠炎研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
线粒体参与呼吸中枢pre-Bötzinger complex呼吸可塑性调控的机制研究
  • 批准号:
    31971055
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
北温带中华蹄盖蕨复合体Athyrium sinense complex的物种分化
  • 批准号:
    31872651
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
边缘鳞盖蕨复合体种 (Microlepia marginata complex) 的网状进化及物种形成研究
  • 批准号:
    31860044
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    37.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
益气通络颗粒及主要单体通过调节cAMP/PKA/Complex I通路治疗气虚血瘀证脑梗死的机制研究
  • 批准号:
    81703747
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
生物钟转录抑制复合体 Evening Complex 调控茉莉酸诱导叶片衰老的分子机制研究
  • 批准号:
    31670290
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
延伸子复合物(Elongator complex)的翻译调控作用
  • 批准号:
    31360023
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    51.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
Complex I 基因变异与寿命的关联及其作用机制的研究
  • 批准号:
    81370445
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Fredholm Alternative Quadrature: A Novel Framework for Numerical Integration Over Geometrically Complex Domains
Fredholm 替代求积:几何复杂域上数值积分的新颖框架
  • 批准号:
    2309712
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Coupled analysis of measurement using 3D CT and numerical simulation for iron ore high temperature complex dynamic behavior
铁矿石高温复杂动态行为3D CT测量与数值模拟耦合分析
  • 批准号:
    23K17810
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Unified Multi-phase Numerical Framework for Understanding Co-Seismic Slope Failures in Complex Sites
用于理解复杂场地同震边坡破坏的统一多相数值框架
  • 批准号:
    2211002
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Multiscale numerical modelling of high-buoyancy plumes in complex terrain
复杂地形高浮力羽流的多尺度数值模拟
  • 批准号:
    567595-2022
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Postdoctoral Fellowships
Numerical and Experimental Studies of Steady and Unsteady Natural and Mixed Convective Heat Transfer from Horizontal and Inclined Surfaces of Complex Shape
复杂形状水平和倾斜表面稳态和非稳态自然和混合对流换热的数值和实验研究
  • 批准号:
    RGPIN-2021-02641
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Numerical modelling of complex hydrogeosystems
复杂水文地质系统的数值模拟
  • 批准号:
    RGPIN-2019-05188
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Numerical Modeling of Turbulent Mixing in Stratified Flows Over Complex Topography
复杂地形层流湍流混合的数值模拟
  • 批准号:
    546731-2020
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Postgraduate Scholarships - Doctoral
Numerical and Experimental Studies of Steady and Unsteady Natural and Mixed Convective Heat Transfer from Horizontal and Inclined Surfaces of Complex Shape
复杂形状水平和倾斜表面稳态和非稳态自然和混合对流换热的数值和实验研究
  • 批准号:
    RGPIN-2021-02641
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Numerical Modeling of Turbulent Mixing in Stratified Flows Over Complex Topography
复杂地形层流湍流混合的数值模拟
  • 批准号:
    546731-2020
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Postgraduate Scholarships - Doctoral
Numerical modelling of complex hydrogeosystems
复杂水文地质系统的数值模拟
  • 批准号:
    RGPIN-2019-05188
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 36.6万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了