稳定大气中烟流抬升高度的确定

本文通过Boussinesq近似的非线性动力方程组,得到了烟流抬升高度的解析表达式,讨论了地形、大气稳定度等物理因子对烟流抬升高度的影响。结果表明:地形的分布对烟流抬升高度的确定有一定影响,大气稳定度对高度的影响尤为明显。本文还讨论了理论公式的实用条件。     

热浮升烟流扩散的拉格朗日粒子模拟

本文建立了一个处理对流边界层热浮升烟流扩散的拉格朗日粒子模式。模式既考虑了对流边界层的特殊气流结构，并作了均匀湍流参数化的简化；同时提出了在拉格朗日模式中合理计入热浮升烟流抬升影响的近似方法。模拟计算结果表明:烟流热浮力的影响使得地面最大浓度值远比被动烟流的低，而且出现位置离源更远。模式计算与外场试验结果合理地一致。模式物理概念明确合理，输入参数少，计算量小，具有简单实用的优点，适合日常环境应用需要。     

大气扩散参数估算方法的适用性研究

本文对Pasquill估算大气扩散参数的方法在城郊复杂地形条件下的适用性进行了研究.采用近几年来,大气边界层理论和观测研究的结果,以Pasquill估算扩散参数方法对上海宝钢地区的大气扩散参数进行了计算,并与1984年上海宝钢地区SF_6示踪大气扩散实验的结果及平衡球实验结果进行了比较,具有较好的一致性.     

考虑动量和浮力通量耗散的烟气抬升解析模式

环流湍流对烟流抬升有重要的作用。本文考虑了环境湍流引起的烟流的动量和浮力通量耗散，导出了烟流抬升的控制方程，给出了烟流的轨迹方程和中性条件下热浮力烟流的终极抬升高度。在烟囱附近，轨迹方程接近2/3次律；当下风距离增大时，与2/3次律有明显偏离并逐渐变平。与外场试验资料的比较表明，本模式能较好地模拟浮力烟流的轨迹和终极高度。     

二阶闭合模式在污染气象学中的某些应用

本文采用二阶闭合的湍流边界层模式,进行一系列数值试验以模拟边界层中连续线源的扩散状况。试验表明:无论在稳定的或不稳定的边界层中,高源的扩散能力都低于低源;在稳定层中,粗糙地表上的大气扩散能力高于光滑表面;在相同风速和地表净辐射情况下,粗糙表面上的大气扩散能力反而低于光滑表面;对流边界层中存在反梯度输送,因而K理论的应用受到限制。试验还表明,修正的Kazanski-Monin参数可能比Monin-Obukhov长度更能反映大气的扩散能力。     

M—γ尺度动力模式在SO2扩散数值模拟中的应用

引言在环境影响评价领域,高斯烟流模式被广泛应用于大气污染物的输送扩散计算,由于推导高斯烟流模式的假设条件要求风矢量与湍流扩散系数的时空结构为定常,与实际情况存在很大的偏离,而用逼近真实环境风温场结构的三维动力模式来进行污染物传输过程的数值模拟有其重要意义。本文即采用Ｍ—∪尺度动力模式对太原市ＳＯ２的传输扩散进行了数值模拟个例分析,分析模拟结果表明,Ｍ—∪尺度动力模式可用于大气污染物的数值模拟,能够反映太原市的ＳＯ２浓度分布状况。１Ｍ—∪尺度动力模式简介Ｍ—∪尺度动力模式是基于由地形动力、热力强迫…     

福建惠安沿海大气扩散特性的数值分析与模拟

用福建惠安地区的实测气象资料,结合风场诊断、轨迹分析和随机游走模拟方法,分析惠安核电厂所在地小尺度(40 km×40 km)范围内的大气扩散特性,并与现场扩散示踪实验数据比较.结果表明,该地区的扩散输送总体受天气系统和海陆风环流二因子影响.研究范围内的风场,在水平方向的空间变化不大,扩散烟流基本平直.海陆风环流因子所致的风场时间变化和风向摆动对当地扩散有重要意义.随机游走模拟方法较好地反映出当地大气扩散的定量特征,但复杂地形与海岸气象条件的联合作用,仍使模拟结果与示踪实验结果的统计比较显得离散.     

1987年5月大兴安岭森林大火的烟团扩散参数及热释放率的估计

本文叙述了1987年5月8日大兴安岭森林火灾烟羽形成的气象背景,由卫星烟羽照片计算了行走时间在6×10~4s以内的瞬时烟羽扩散参数。计算结果表明长度为100km的烟流瞬时扩散较接近线性律,更长的烟流则对3/2律符合得更好些,此外还用烟团抬升公式估计了5月7至8日大火的热释放量,计算值能与现场调查值在量级上相一致。     

高阶矩模式模拟对流边界层的可行性研究

本文建立了二阶矩闭合的大气边界层数值模式,并模拟了Wangara资料第33天09:00—18:00时对流边界层的发展过程。计算结果与实测资料比较吻合,同时利用该模式研究了高阶矩模式模拟对流边界层的可行性,结果指出:二阶矩方程中的湍流扩散项对模拟对流边界层内的挟卷和反梯度现象起主要作用。而局地时间变化项仅影响对流边界层内的边界湍流扩散项。因此,假如处理好二阶矩方程中的湍流扩散项,高阶矩模式和大涡模式一样可以很好地模拟对流边界层的发生、发展。     

强浮升烟流终极抬升高度的确定

对强浮升烟流,采用通常意义上确定的抬升高度计算污染物浓度分布尤其是地面最大浓度会造成较大的误差。我们认为此时应取地面浓度达最大值处为烟流抬升的截止点。在这一假设条件下,本文得出了强浮升烟流的终极抬升高度计算公式和地面最大浓度距离计算公式。美国PPSP试验资料验证了我们的主要结论。     

山丘地形的陆面过程及边界层特征的模拟

将模式NP-89的陆面过程参数化方法应用到北京大学的三维复杂地形中尺度数值模式中, 得到了一个较理想的三维陆面过程及边界层模式, 利用这个改进的三维模式对20 km×20 km范围的山丘地形的陆面过程及边界层特征进行了数值模拟。模拟结果表明, 由于地形阻挡所造成山后的湍流较山前强, 进而造成近地面温度梯度和感热支出小, 最终造成山后的温度比山前的温度明显偏高; 而且随着山高的增加, 这种现象更加明显, 即该模式对山丘地形条件下的陆面过程和大气边界层特征具有较强的模拟能力; 模拟结果合理, 对研究过山气流形成机制、起伏地形大气边界层物理特征和污染物的扩散具有理论和应用价值。     

WRF模式中边界层参数化方案在藏东南复杂下垫面适用性研究

藏东南地区是青藏高原山地复杂下垫面的典型代表,其边界层大气过程异常复杂,给数值模拟和预报带来较大困难。大气边界层参数化方案的选取关系到能否正确模拟和预报局地大气过程。本研究采用中尺度模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)对藏东南林芝地区对流和稳定边界层大气过程进行模拟,与2013年夏季"藏东南地区复杂下垫面地气交换观测实验"资料对比,研究ACM2,Boulac,M YJ,QNSE和YSU5种边界层参数化方案在青藏高原复杂下垫面的适用性。结果表明:对于水汽混合比垂直结构的模拟,Boulac和MYJ方案分别在模拟对流边界层和稳定边界层时能力最优。ACM 2方案最适宜藏东南复杂下垫面条件下的位温和风速垂直分布的模拟。各边界层参数化方案模拟对流边界层高度均较实际观测偏低,其中,QNSE方案模拟的边界层高度最接近观测。同一种边界层参数化方案对于夜间稳定边界层和正午对流边界层的模拟能力也不相同。该地区边界层风场受地形影响显著,风速较小,模拟的近地层风场较观测偏弱,MYJ和QNSE方案对近地层风场的模拟效果较好。     

基于单纯形优化方法的大气污染物总量控制模型

在总结大气污染物输送扩散模型和大气污染物排放总量模型的基础上 ,建立了基于线性规划单纯形方法的总量模型 ,并对多源正态烟流模型的适用性进行了检验。采用该模型计算了河北省唐山市高新技术开发区大气污染物排放总量 ,结果表明 :在平原地区 ,该模式简捷实用 ,可用于大气环境容量及规划研究。     

修正的拉格朗日K模式及其在区域尺度中的应用

本文建立了模拟区域尺度的大气污染物输送与扩散过程的拉格朗日K模式，该模式结构简单，计算量小。初始浓度场采用高斯烟流扩散模式确定大气污染物的垂直分布，克服了区域模式在近距离短时间预测浓度精度不高的缺点。应用修正的拉格朗日K模式预测了江苏省区域排放的SO2在大气中输送与散布过程，验证结果表明该模式的精度能够满足区域环境污染物分布预测等环境应用的需要。     

大气对流边界层发展的模拟研究

室内水槽模拟是大气边界层研究的一种重要手段。利用室内模拟水槽对大气边界层的发展进行了模拟,通过处理平均温度廓线和光斑图像得到了对流边界层顶部位置h2和边界层高度zi。结果表明,不同测量方法得到的结果一致性很好,与实际大气的边界层发展情况也较为接近。同时,根据试验情况确定初始条件和边界条件,使用边界层参数化模型进行了数值模拟,其结果与室内模拟的结果也较吻合。     

新书架

正《天气气候变化及其动力学研究——李崇银院士从事大气科学六十周年纪念文集》大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室编该书收集了李崇银院士及其学生依据国家需求在天气气候分析、天气气候动力学、数值模拟和预报、卫星遥感、臭氧和平流层,以及边界层大气扩散,大气与海洋、大气与空间科学等交叉领域发表的综述文章和在大气科学不同领域的研究论文。可供天气气候分析、天气气候动力学、数值模拟和预报、卫星遥感、臭氧和平流层,以及边界层大气扩散,大气与海洋、大气与空间科学等交叉领域的科研人员参考阅读。     

修正的拉朗日K模式及其在区域尺度中的应用

本文建立了模拟区域尺度的大气污染物输送与扩散过程的拉格朗日Ｋ模式，该模式结构简单，计算量小。初始浓度场采用高斯烟流扩散模式确定大气污染物的垂直分布，克服了区域模式在近距离短时间预测浓度精度不高的缺点。应用修正的拉格朗日Ｋ模式预测上江苏省区域排放的ＳＯ２在大气中输送与散布过程，验证结果表明该模式的精度能够满足区域环境污染物分布预测等环境应用的需要。     

大气边界层物理研究进展(2012~2017年)

本文总结了2012~2017年中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室大气边界层物理研究的最新进展,主要包括不同下垫面（城市、青藏高原、草原、沙漠、湖泊、海洋等）大气边界层观测实验、大气湍流和阵风相干结构的理论研究以及大气数值模拟的参数化改进等,同时对未来几年内大气边界层物理的发展方向做了展望。     

一维大气边界层二阶闭合的有限元数值模式 I. 对流边界层模拟

利用有限元法用于二阶湍流闭合大气对流边界层模式,并模拟了Wangara试验33天的对流边界层的发展过程,计算结果表明,该模式能真实的模拟出对流边界层的发展过程,并且准确地反映对流边界层中湍流扩散和输送过程。     

大气边界层物理研究进展

本文总结了近4年来(2009～2012)中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室在大气边界层物理理论、观测实验、数值模拟和超声风速温度仪等仪器研制领域的主要研究进展,并对未来几年内大气边界层物理的发展方向提出了一些建议.