利用LAP-3000型风廓线雷达资料对深圳地区湍流耗散率特征的研究

利用2010年1-2月深圳LAP3000型风廓线雷达资料, 对湍流耗散率进行了估算, 针对典型晴天条件下的湍流耗散率ε、折射率结构常数C₂ⁿ、水平风速和风切变, 分析了其时空变化特征。得出如下结论: (1) 深圳地区低空大气ε的量级在10^-7~10^-1 m^-2·s^-3之间, 与理论模拟值基本一致; (2) 时间分布特征为, 2 km以下ε有很明显的日变化特征, 夜晚和上午ε较大, 下午及傍晚减少;(3) 空间分布特征表现为, ε随高度大致呈递减分布;ε量级达10^-2.5 m²·s^-3所在高度可作为深圳地区2010年1月14-15日边界层顶高度的判断依据。     

乌鲁木齐市边界层日变化特征

利用乌鲁木齐市晴天CFL-03型风廓线雷达观测资料,分析了边界层日变化特征。得出结论如下:边界层结构季节变化明显。冬、春季300~600m以下风速较小,小于3m/s,且愈近地面风速愈小;以上风速大、风向恒定,基本为东南大风。夏季和秋季风速比冬季和春季小,流场特征较复杂,水平风速和风向变化较活跃,存在明显的风切变。折射率结构常数春、秋和冬季比夏季分别小1个、3个和1~3个量级;夏季最大,集中在10~(-16)~10~(-13) m~(-2/3)之间。春、夏和秋季晴天湍流动能耗散率量级分别在10~(-6)~10~(-2) m~2·s~(-3)、10~(-4)~10~(-3) m~2·s~(-3)、10~(-6)~10~(-3) m~2·s~(-3)之间;白天比夜间约大1个量级。晴天折射率结构常数和湍流动能耗散率日变化特征与风场日变化特征有较好地对应关系,即湍流发展旺盛的区域与风速较大的区域相一致。风廓线雷达资料反演的湍流动能耗散率对春季和夏季边界层结构日变化演变特征的监测较好。夏季夜间稳定边界层约400~500m,残余层可达到约1800m,对流边界层可发展到约2500m,混合层约2200m,夹卷层约300~400m。     

森林近地层大气湍流特性观测分析

利用长白山森林生态系统定位研究站观测资料,及2003年8月和9月涡旋相关资料,分析和比较了该地区近地层包括风速、风向、大气稳定度在内的平均场特征,以及湍流强度、无量纲化风脉动方差相似性和地表通量变化特征。结果表明:(1)8月和9月稳定度都基本集中在0附近;(2)风速2 m·s-1的环境中,湍流发展最为旺盛,随着风速的增大湍流强度先迅速减小,当风速增大到3 m·s-1后,湍流强度偏离0值变大了一些,再继续增大到一定风速大小以后,湍流强度基本不随风速变化;(3)无量纲化三维风脉动方差符合Monin-Obukhov相似理论的"1/3"定律,其最佳通用相似函数在稳定和不稳定条件下都可以拟合得到;(4)地表通量均表现出明显的日变化特征,8月以潜热为主,感热较小;9月仍以潜热为主,但是相比8月明显偏小,感热变化不大。     

武汉青山长江公路大桥设计的风参数研究

利用黄陂气象站、武汉青山长江公路大桥桥位处新建的测风塔和湖北省农展中心自动气象站风资料,采用极值I型分布法对武汉青山长江公路大桥设计的风参数进行研究,结果表明:(1)桥位区10 m高度年最大、极大风速为分别为17.0 m·s~(-1)、20.9 m·s~(-1),年均大风日数为5.8 d,年最多风向为NNE;(2)气象站100 a重现期10 m高度10 min平均年最大风速(基本风速)为25.6 m·s~(-1),桥位处100 a重现期10 m高度10 min平均年最大风速(设计风速)为29.0 m·s~(-1);(3)风速较大时水平动量的垂直湍流通量较风速小时大、湍流参数较风速小时小、湍流谱密度值较风速小时增大1～2个量级;极大风速发生时1 h内的风攻角为0°～3°。     

利用风廓线雷达资料对广州地区边界层日变化特征的分析研究

利用2010年11—12月亚运会期间设在广州五山站的车载式边界层风廓线雷达资料,对广州地区晴天条件下的边界层日变化特征进行分析。结论表明:（1） 折射率结构常数具有明显的日变化特征。夜间,受大气层结的抑制作用,湍流强度较弱,折射率结构常数的观测值约为10-17～10-18 m-2/3;白天,湍流在热力作用和动力作用的共同影响下,从底层大气向自由大气发展,观测值比夜间可增大两个量级,且在边界层顶部有较大阶跃。（2） 利用风廓线雷达谱宽资料可算出湍流耗散率,作为一种新的风廓线雷达二次产品,该参数对湍流的描述更为准确和细致。在晴天条件下,广州地区边界层顶从08时开始迅速上升,11时前后达到1 300 m左右,在日落前基本维持这个高度不变。      

广西钦州湾台风“启德”风场特征实测研究

利用在广西钦州湾设立的一座55m高测风塔上的超声风观测仪器,收集到台风"启德"影响过程的脉动风数据,对湍流脉动风场特征参数进行了分析研究,结果表明:(1)台风"启德"影响期间观测到的最大风速为26.0m·s-1,过程风向由北风转向东北风、东风,过程转向幅度最大为157°,风攻角绝大部分在±3°范围内;(2)三维方向的湍流强度平均值比值为1:0.73:0.50,湍流积分尺度分别为313m、224m、163m,表现为均匀平稳的湍流变化过程;(3)湍流功率谱在惯性副区内基本满足-5/3律,其斜率随着风速的增大有减小的趋势。     

近33a山西不同强度和范围雾日的变化特征及其成因

利用1980~2012年山西108站雾观测资料,研究山西不同范围和不同强度雾日的时空分布及变化趋势,在此基础上基于统计分析方法,分析了风力、降水、平均相对湿度等条件的变化对雾日增减趋势的影响。结果表明:(1)山西不同强度雾日都具有西北向东南递增的空间分布特征,长治、晋城、晋中东山以及忻州东部是山西不同强度雾日的多发区;(2)小范围和区域性的雾一年四季均可出现,大范围的雾则主要出现在秋季和初冬季节。大雾一年四季均可出现,浓雾以上天气有显著的季节性变化,强浓雾和特强浓雾主要出现在9~12月,其中以11月为最多;(3)近33 a间,小范围、区域性以及大范围的雾日分别以1.16 d/10 a、0.76 d/10 a和0.61 d/10 a的速率增多。大雾、浓雾和特强浓雾分别以0.36 d/10 a、0.13 d/10 a和0.23 d/10 a的速率增多,强浓雾则以-0.07 d/10 a的速率减少;(4)风速3 m·s-1时,风日数与雾日数为正相关,风速≥5 m·s-1时,风日数与雾日的增减转为反相关,其中对雾日增减趋势影响最明显的是风速≥12 m·s-1的日数;(5)雾日的空间分布与相对湿度的空间分布呈正相关,与大风日的空间分布呈反相关;(6)区域性和大范围的年降水日和日平均相对湿度≥80%日数的增减对年雾日的增减变化影响最显著。     

100年来东亚和北非干旱半干旱区边界层高度的变化特征研究

利用欧洲中心再分析资料ERA-20C、ERA-Interim和ERA40对1900—2015年东亚、北非干旱半干旱区边界层高度的年代际变化特征进行了研究。结果表明:(1)1900—2015年,东亚、北非干旱半干旱区边界层高度均值分别为755 m和834 m,东亚表现为显著的上升趋势,气候倾向率为2.0 m·(10a)-1,年代际震荡周期约为20年,北非表现为下降趋势,气候倾向率为-0.6 m·(10a)-1,年代际震荡周期约为40年。1964年和1940年分别为东亚、北非的显著转折年,1964年之后东亚边界层高度有明显抬升,1940年之后北非边界层高度震荡幅度明显增大。(2)东亚干旱半干旱区上升趋势最为明显的区域位于东部,气候倾向率为10.7~12.4 m·(10a)-1,其次位于中部,气候倾向率为3.8 m·(10a)-1;上升较缓慢的区域位于北部,气候倾向率为0.4~1.8 m·(10a)-1;塔克拉玛干沙漠呈下降趋势,气候倾向率为-1.2 m·(10a)-1。同时,在年代际波动中,东亚边界层高度在20世纪60—70年代呈现出剧烈的震荡也主要与中东部边界层高度的变化相关。(3)北非干旱半干旱区中北部表现为显著下降趋势,气候倾向率为-5.1~-1.4 m·(10a)-1;南部表现为上升趋势,气候倾向率为0.8~2.5 m·(10a)-1。然而,在年代际波动中,北非边界层高度在20世纪40年代之后震荡的加剧与南部边界层高度的变化密切相关。     

青藏高原中部聂荣亚寒带半干旱草地近地层湍流特征研究

湍流运动是大气最基本的运动特征,是地气间能量物质交换的主要方式。利用2014年7月18日至8月31日青藏高原中部聂荣观测站的近地层湍流观测资料,分析了该地区近地层湍流统计特征以及近地层通量的日变化特征。结果表明:在不稳定和稳定层结下,风速分量归一化标准差σ_u/u_*,σ_v/u_*,σ_w/u_*与稳定度参数z/L满足相似理论的"1/3"定律,近中性条件下趋于常数,并表现为σ_u/u_*≈σ_v/u_*σ_w/u_*;在不稳定层结下,温度、水汽密度和CO_2浓度归一化标准差σT/|T*|、σq/|q_*|和σ_C/|C_*|与|z/L|满足"-1/3"定律,在近中性层结下趋于常数,且明显大于青藏高原其他地区。湍流在风速0 m·s~(-1)U3 m·s~(-1)的环境中发展最为旺盛,垂直风分量的湍流强度较水平风分量更为集中,三个方向的湍流强度基本表现为I_u≈I_vI_w。夏季潜热通量大于感热通量,CO_2通量的日变化以吸收为主,最强达到0.46 mg·m~(-2)·s~(-1)。     

利用LAP-3000型风廓线雷达资料对深圳地区湍流耗散率特征的研究

利用2010年1-2月深圳LAP3000型风廓线雷达资料, 对湍流耗散率进行了估算, 针对典型晴天条件下的湍流耗散率