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非均匀边界层结构和湍流通量特征的研究

实际地球表面总是呈现出不同尺度不同特性的非均匀性,这必然会影响大气边界层的结构以及地气之间的能量和物质的交换,甚至对全球区域气候产生影响。本文利用LAPC承担的国家自然科学基金重点项目“地表通量参数化与大气边界层过程的基础研究”(编号40233030)获得的两次外场试验资料(白洋淀,2003年11月和2004年9月)以及大气所325m铁塔观测资料,对非均匀大气边界层的结构和湍流特征进行分析研究。最终目的是要为如何对非均匀边界层结构和湍流通量进行合理的参数化提供科学参考,从而为天气、气候数值模式中大气边界层过程的处理提供帮助。论文的主要研究内容和结论包括以下四个方面:(1)水陆非均匀边界层的结构特征研究结果表明,总体来讲,水域地区的边界层结构较陆地上的复杂,温湿结构呈多中心、多层次的特征。不稳定层结时,水域地区的对流边界层顶较陆地上的稍高,但有时陆地近地面层的比湿会比水域的大。并且,11月份,无论是层结稳定还是不稳定时,水域地区的  (本文共126页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国气象科学研究院
中国气象科学研究院

北京城市边界层低层湍流动力结构及其影响特征

人类的生存环境与大气边界层息息相关。进入20世纪以来,由于工业、交通的发展,尤其是城市化进程的加剧,城市边界层特征变得日趋复杂,影响因素诸多,使其物理化学过程难以认识。为了保护人类生存环境,建立城市环境良性循环的结构,进而调控城市大气污染状况,对城市边界层大气动力和大气化学特征及其相互作用机理的研究已成为直接影响社会、经济发展的重大课题。北京作为我国的首都,其城市化环境问题尤为突出和重要。本文利用“BECAPEX”大气环境科学试验北京气象塔15层梯度观测资料、三层超声风温仪观测资料以及系留气艇垂直探测资料,通过对北京城市边界层大气过程垂直动力特征的综合研究,揭示北京城市边界层不同层次湍流特征及北京地区与其它不同城市和不同类型下垫面地区湍流特征的差异,研究了不同城市灾害性天气过程沙尘天气和城市大雾天气过程的城市边界层垂直动力结构尤其是湍流垂直结构的特征及其与污染物浓度变化的关系,同时通过修正数值模式中城市下垫面动力学参数改善了模式...  (本文共179页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(大气物理研究所)
中国科学院研究生院(大气物理研究所)

白洋淀地区非均匀边界层结构的观测实验研究

非均匀下垫面通常主要指地表非均匀,包括热力非均匀和动力非均匀,由于实际地表总是呈现出一定程度的非均匀性和复杂性,所以对于非均匀边界层的研究已经成为当今大气边界层研究领域的热点问题。本文利用由LAPC承担的国家自然科学基金重点项目“地表通量参数化与大气边界层过程的基础研究”(编号40233030)的野外实验所获得的小球探空资料,对白洋淀地区水、陆非均匀下垫面的边界层结构进行分析,得到的主要结论如下:1、观测期间两地的边界层具有大气边界层的基本特点,即两地的风、温、湿廓线都具有白天对流混合层和夜间稳定边界层的典型廓线的分布特点。白天岛上的边界层高度比陆地上的高,岛上白天可达2000 m,陆地可达1800 m,而且两地的边界层顶经常可以看到覆盖逆温。夜间由于辐射冷却,两地都有逆温、逆湿出现,而且许多情况下伴随逆温有低空急流的出现,急流的发展与逆温的生、消演变关系密切。2、两地都是夜间风速比白天大,但是无论昼、夜,岛上的风速比陆地上的要...  (本文共86页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州大学
兰州大学

黄土高原半干旱区荒草地湍流和湍流能量传输特征及能量平衡状况

本文利用兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)连续四年(2006.09-2010.08)的近地层涡旋相关资料,研究了黄土高原半干旱区荒草下垫面地气之间物质与能量的交换特征;特别注重研究了近地层观测试验中的能量不闭合问题,不仅利用观测的涡旋相关资料详细分析了黄土高原半干旱区荒草下垫面能量平衡不闭合状况,讨论了影响能量平衡闭合的各个因子,而且从理论上概括了近地层大气运动和能量物质传输的理想模型和实际模型。研究得到以下主要结论:(1)通过对SACOL站各气象要素的分析及其footprint分析,得到SACOL观测站的资料具有比较好的时间和空间代表性;对资料进行质量评估与控制,得到SACOL观测站春、夏、秋、冬四个季节涡旋相关资料的有效数据分别为:77.5%,75.4%,68.3%和51.9%。(2)利用EdiRe涡旋相关处理软件对SACOL观测站的资料进行处理,平均时段取30min比较合理。(3)黄土高原半干旱区荒草下垫面湍流强...  (本文共151页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州大学
兰州大学

黄土高原半干旱区近地层陆气相互作用研究

黄土高原半干旱区的陆气相互作用不仅对西北干旱气候的形成以及东亚季风环流有着不可忽视的影响,同时对全球气候和大气环流的变化也可能产生比较重要的作用。本文利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(SACOL)2007年3月-2011年2月连续四年的边界层气象塔、涡度相关系统、土壤参数监测系统及地表辐射监测系统相关资料,分析研究了黄土高原半干旱区复杂下垫面的近地层微气象学、湍流特征量、湍流通量以及能量交换特征,并对一次强沙尘过程的陆气相互作用特征进行了研究。以期加深对黄土高原半干旱区陆气相互作用的认识,为进一步发展适合于该地区的可靠陆面过程参数化方案提供依据。得到的主要结论如下:(1)对微气象学特征的分析表明:SACOL常年盛行东南风,次盛行风为西北风;夏、秋季为湿季;近地层7层(1,2,4,8,12,16和32m)的风速、气压、温度及相对湿度都有明显日、季变化特征;风速、温度、相对湿度垂直廓线呈现季节性变化,风向对廓线有影响,且各要素的风...  (本文共139页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京信息工程大学
南京信息工程大学

CAM3模式海气湍流通量参数化的改进及其在气候模拟中的应用

本文通过对流性阵风参数化方法,在CAM3原有海气湍流通量参数化方案(CAM3方案)中引入边界层自由对流和降水深对流对海表湍流通量的贡献,改进了CAM3模式的海气湍流通量参数化方案(CAM3 ME方案,简称ME方案)。在此基础上,利用观测的海温积分改进的CAM3模式,分析改进后的模式对冬、夏季大气环流和气候异常的模拟性能。此外,本文也分析了改进后的CAM3模式对于厄尔尼诺事件引起的北半球大气环流变化的模拟能力,得到以下的主要结论:(1)采用对流性阵风参数化方法,引入中尺度对流运动(边界层自由对流和降水深对流)对海表湍流通量的影响,改进了CAM3模式的海气湍流通量参数化方案(CAM3 ME方案)。(2)进行了CAM3模式对海表湍流通量中尺度加强效应的敏感性试验,结果表明:采用改进的海气湍流通量参数化ME方案,模式模拟的海表潜热通量比CAM3方案更接近ERA40再分析资料。在冬季北太平洋黑潮续流区ME方案模拟的潜热通量与ERA40再分...  (本文共131页) 本文目录 | 阅读全文>>

《广东气象》2017年06期
广东气象

深圳市西部地区大气湍流通量特征分析

利用2015—2016年深圳市石岩气象综合观测基地开路涡动系统的通量数据及深圳市环境监测中心西乡站污染物浓度资料,分析了深圳市西部地区大气湍流通量特征。结果表明:该区域湍流通量...  (本文共5页) 阅读全文>>