下垫面对大连低层高空风速分布的影响

本文利用大连1955年气球测风原始记录,根據11∶00和23∶00从海上来的风和从陆上来的风进行分类,得出四种情况下大连低层高空的风速随高度的分布.假定湍流系数K=(a-bz)~2,对不同情况 a,b 取适当的数值;并且考虑适当的热成风,则由理论算得的风速廓线和实现观测的平均风速分布相当符合.因此本文给出不同温度层结不同下热面影响下的风速分布以及湍流系数 K 随高度的改变情形.     

对边界层湍流系数日变化的探讨

本文根据摩擦平衡方程,导出了湍流交换系数K(z)的表达式,然后借助于K(z)的有限差分式,直接应用双经纬仪实测风资料,计算了该地Ekman层中湍流交换系数K(z)。计算和分析的结果如下:(1)Ekman层中的湍流交换系数具有显著的日变化特征,日变曲线的基本形式呈双峰双谷型,就整个Ekman层的平均而言,K的平均扰动值约为K的四倍。(2)K的日变规律同气温、位温变化的平均趋势基本一致。(3)K的日变程同风速的涨落有关,例如,黄昏显著的风速涨落,对应于K廊线的特定日变程。其中特别有趣的是:夜间平均风速的变化同平均K的变化趋势完全一致,但二者在白天的变化趋势恰恰相反。这种根据实溅风资料得到的微妙关系,客观地揭示出Ekman层中风速日变化的物理本质,那就是湍流混合强度的日变化。本文还给出了若干个典型的实例。      

关于中性层结大气边界层湍流参量铅直分布的计算分析

根据大气边界层平均风速廓线实测资料,参照Lettau方法计算了湍流参数——动量交换系数k_m,摩擦速度u_*,湍流切应x和混合长l随高度的分布.并与国外研究结果进行比较,基本规律一致,某些参数有所修正.     

冷锋过境时的边界层阵风结构分析

本文对冷锋过境时强风条件下平均风速、阵风、阵风系数、阵风谱、水平和垂直自相关进行了计算和分析。证明在强风条件下各层最大风速可以通过平均风速乘以各层的大于1的阵风系数求得。并且指出,该阵风系数随高度呈负指数规律变化。 阵风谱和自相关函数的计算结果表明,所有大气湍流统计量都与高度有关。320米以下各层阵风谱的含能区均在20秒到20分钟周期范围内,呈现出多峰值现象,而且含能区的峰频随高度明显地向低频方向移动。湍流总动能随高度的分布不是单一性减小的,而且在30米和150米高度附近出现两个极大值。阵风的水平自相关和     

上海徐家汇地区台风“灿鸿”与良态风风速特征

上海徐家汇地区建筑分布密集且高低不一,是典型的具有非均一下垫面特征的城市地貌。本文利用该地区的地理信息研究了粗糙度长度的分布规律,并基于80m高度的风速实测数据,对台风"灿鸿"和良态风作用下的平均风速、湍流强度、阵风因子等参数与粗糙度长度之间的关系进行了分析。结果表明:不同风向角对应的计算扇区内建筑物高度、分布密度的差别导致了粗糙度长度值随风向角发生明显变化,但是变化幅度随着计算扇区的增大而减小;台风"灿鸿"作用下的平均风速最大值大于良态风,两者对应的粗糙度长度变化范围差别甚微,但是台风作用下的粗糙度长度中位数较小且分布相对集中;台风"灿鸿"作用下各向湍流强度均随着平均风速的增加呈明显的减小趋势,但不随粗糙度长度变化;良态风作用下,各向湍流强度不随平均风速变化,而随着粗糙度长度的增加而增加;台风"灿鸿"和良态风作用下,各向阵风因子均随湍流强度的增加而增大,但前者作用下的阵风因子略大于后者。     

行星边界层内扩散特征的一个数值研究

使用近年来PBL内实测平均风,湍流统计量和拉氏时间尺度随高度变化的结果,对用最简单的二阶闭合假设导出的三维定常物质连续方程作数值解,分析讨论了风速、风向和湍流统计特征量的垂直切变以及粗糙长度z_0对PBL内浓度分布的影响。本文的结果对PBL内湍流扩散本质的认识及污染模式的建立均有益处。     

估算风速频率分布的几种方法

本文讨论了韦伯函数在估算风速频率分布上的应用,并提出了由原始风记录来估算韦伯参数(尺度参数c和形状参数k)的方法。把这些方法与近来有人提出的使用平均风速和最大风速作为基本数据的所谓“方根正态分布”作过对比,结果表明,在风速分布的拟合过程中,韦伯分布所导致的标准差比“方根正态分布”的来得小。并且它还具有另一个优点,即根据某一高度上所得到的c和k值可以推算出另一高度上的c和k值。     

非线性多层行星边界层风场

本文利用小参数展开法研究非线性行星边界层,将其分为近地层和Ekman层,而Ekman层又分为若干层。在近地层中,取湍流粘性系数K为高度的线性函数;在Ekman层中,取K为逼近O′Brien[1]公式的分段常数。利用上下边界条件和分层界面上由风速连续和粘性应力连续而列出的衔接条件,求得了各层的风速和边界层顶的垂直速度的解析表达式,并计算和作图分析了特定的圆形轴对称气旋和反气旋的个例,得到了一些新的结论。例如,边界层中风速与其顶部风速的最大夹角远小于Wut的结果,只有25°左右,而近地层风速却远大于Wu的结果,50米处即可达地转风的一半左右。这些都与实测更趋于一致。再者,此个例还表明,Wu所得到的关于摩擦作用造成的边界层顶垂直速度在中心处达最大值,而我们得到的却是零,这与近中心处地转风很小,使边界层顶风速很小,因而风速切变很小,摩擦作用便很微弱的结论是一致的。由此可见,边界层中的风分布对湍流粘性系数是敏感的。     

强台风海鸥登陆期间近地层风特性分析

利用位于海南文昌市的90 m测风塔观测的强台风海鸥多层测风数据,分析了台风海鸥登陆期间近地层风场时空特征、湍流强度、垂直风切变及阵风因子等风场特性,分析结果表明:台风海鸥登陆期间,近地层各高度风速呈现"M"型双峰特征,最大风速出现在台风后风圈;台风过境前后,风向旋转了180°;近地层风速随高度升高而增大,各高度风速垂直切变符合对数和指数规律;粗糙度长度、风廓线幂指数、湍流强度、阵风系数等风场特性与风速呈负相关关系,随着风速的增加而降低;从台风外围至台风眼,粗糙度长度随风速呈现"增大-减小-增大"特征;台风眼内部风速垂直切变剧烈,前后风圈的风速垂直切变较弱;强风区湍流强度较弱,弱风区湍流强度较强;台风风圈的湍流强度随高度增加而减小,台风眼内湍流强度随高度先减小再增加;台风影响各阶段阵风系数随高度升高而减小,各高度层阵风系数遵循指数定律;阵风系数随风速的增大而减小,当风速达到一定强度时,阵风系数随风速变化不明显。     

江苏沿海近地层风阵性及台风对其影响

为了研究风阵性特征,尤其是在受台风影响时湍流特征对安全开发利用风能资源的影响,利用江苏沿海5座测风塔2009年6月—2012年11月的梯度风观测数据,分析了近地层风阵性基本特征,并筛选了7个对江苏产生较大影响的台风,包括罕见的正面登陆台风达维（1210）,分析台风影响下风阵性特征。研究发现:江苏沿海地区低层的风脉动性比高层强,10 m高度的年平均阵风系数和湍流强度分别为1.50和0.20;海陆分布明显影响风阵性,离岸风的湍流强度明显大于向岸风;当风速等级小于6级时,风阵性随风速增大而一致性减小,之后则稳定少变;在台风中心附近,受风速、风向快速多变的影响,湍流强度和阵风系数均远大于台风外围和没有台风影响的情况,湍流强度和阵风系数在30~50 m高度之间增加,在6~7级风时出现风阵性的局部峰值区。