夜间城市大气边界层和气溶胶的相互作用

本文利用能量闭合的二维非线性、非定常模式，结合地面热量平衡方程，研究了夜间城市边界层和气溶胶的相互作用问题。结果表明:气溶胶在夜间对大气低层起保温作用，对大气上层起冷却作用；使大气低层稳定度减小，上层稳定度增加；此外，气溶胶还能够削弱贴地逆温强度。在正常城市气溶胶污染情况下，气溶胶对城市热岛强度影响不大，但可使城市热岛环流稍有增加。夜间城市边界层对气溶胶的反馈作用使大气下层气溶胶浓度减小，上层气溶胶浓度增加。上述部分结论得到了在天津取得的城市热岛观测资料的直接验证。     

北京一次持续霾天气过程气象特征分析

2013年1月10-14日,北京平原地区出现了水平能见度在2 km以下、以PM_2.5为首要污染物、空气质量持续5 d维持在重度以上污染水平的霾天气。综合分析此次霾天气过程的天气形势、北京地区常规和加密气象资料以及城郊连续观测的PM_2.5浓度资料。结果表明：此霾过程期间,北京高空以平直纬向环流为主,受西北偏西气流控制,没有明显冷空气南下影响北京地区,地面多为不利于污染物扩散和稀释的弱气压场;大气层结稳定、风速小(日平均风速小于2 m·s^-1)、相对湿度较大（日平均相对湿度在70 %以上）、逆温频率高强度大,边界层内污染物的水平和垂直扩散能力差;北京城区及南部的京津冀地区人类活动排放污染物强度大,在相对稳定和高湿的天气背景下,受地形和城市局地环流的影响,北京本地污染物累积和区域污染物输送以及PM_2.5细粒子在高湿条件下的物理化学转化等过程共同作用造成此次北京城区及平原地区污染物浓度快速增长并持续偏高,高浓度PM_2.5对大气消光有显著影响,造成低能见度和持续霾天气。     

城市短时强降雨中尺度观测特征分析

通过对2009年5月9日、2007年7月18日和2006年8月28日邢台市3次城市短时强降雨过程的对比分析,应用高时空分辨率的加密自动站资料、雷达风廓线资料,研究其中尺度特征.强降水天气产生在大尺度有利的环流背景下,低层切变线系统、强中低空垂直风切变、地面低压倒槽提供了有利的辐合上升动力条件,低层西南暖湿气流与西风带冷...     

Observational Evidence for Poleward Expansion of the Hadley Circulation

How the Hadley circulation changes in response to global climate change and how its change impacts upon regional and global climates has generated a lot of interest in the literature in the past few years. In this paper, consistent and statistically significant poleward expansion of the Hadley circulation in the past few decades is demonstrated, using independent observational datasets as proxy measures of the Hadley circulation. Both observational outgoing longwave radiation and precipitation datasets show an annual average total poleward expansion of the Hadley cells of about 3.6° latitude. Sea level pressure from observational and reanalysis datasets show smaller magnitudes of poleward expansion, of about 1.2° latitude. Ensemble general circulation model simulations forced by observed time-varying sea surface temperatures were found to generate a total poleward expansion of about 1.23°latitude. Possible mechanisms behind the changes in the horizontal extent of the Hadley circulation are discussed.     

南海海洋站观测海气热通量的时间演变特征

为探索西沙和南沙海气热通量时间演变特征,用海洋站观测资料计算了1998年南海夏季风爆发前后,海气界面热量交换值及海面热收支年循环。结果表明：季风爆发前,西沙海气界面热量交换较弱,水汽通量较小,以海洋获得热量为主;季风爆发后,海气界面热量交换接近平衡。南沙全年主要是海洋对大气加热。南沙和西沙海面吸收短波辐射年周期特征明显,极大值出现在冬半年。西沙海面潜热通量存在半年周期特征,极大值也是出现在冬半年。结论：冬半年海面热通量变化对翌年的季风将产生重要影响。     

中国地区城市热岛环流研究进展

城市热岛环流是由城市热岛激发的、存在于边界层的局地环流。这一环流常影响城市区域污染物的扩散及城市降水,是城市气象学的重点研究对象。在过去30多年间,中国城市热岛环流的研究不断取得突破,研究成果丰富。为了今后更有效地开展相关研究,本文从观测分析、理论与数值模拟研究两方面,回顾并总结了我国在热岛环流研究方面取得的成果,包括热岛环流的时空特征、产生机制,以及热岛环流与其他局地环流的相互作用。此外,本文总结了热岛环流对城市及其周边地区污染物水平和垂直分布的影响。     

城市大气边界层的数值研究

本文利用能量闭合的二维非线性、非定常模式,结合地面热量平衡方程,研究了城市热岛和城市热岛环流以及其它相关的城市边界层参量的发展演变规律;同时探讨了在城市污染面源的情况下,污染物的扩散、输送问题.模拟结果得到了天津市城市热岛观测资料的证实.     

地表利用城市化在一次极端高温过程数值模拟中的影响

地表种类的城市化对城市区域的热力结构和局地环流都会产生巨大的影响。利用地面、高空观测资料和MODIS地表覆盖资料,使用耦合城市冠层模式(UCM)的区域中尺度数值模式(WRF),对2013年8月8日福州地区的一次极端高温天气过程进行数值模拟,研究地表利用变化对福州城市热岛效应及其对福州城市区域局地环流的影响。结果表明:地表利用的城市化使得午后城市热岛现象更加明显而夜间热岛效应呈现出减小的趋势;地表利用城市化后,中心城区的近地面风速减小,但城区与山区以及城区与海洋之间的局地热力环流明显加强,促进了山谷风和海陆风环流的发展;同时地表加热效应增强,促进了垂直运动的发展。      

Observations of turbulent boundary-layer interaction with a thunderstorm outflow — A possible wake region energy source

Laboratory and numerical model simulations of turbulent circulations within the wake regions of thunderstorm outflows have been done with the assumption that there is no turbulence within the ambient airmass. Furthermore, many observational studies have used Doppler radar data that have been filtered so that turbulent structures are reduced in amplitude or eliminated altogether. This study presents unique Doppler radar observations of the collision of a roll-like boundary-layer circulation with a gust flow. The boundary-layer circulation is seen to interact with the circulation within the gust flow head and to reappear within the wake region. It is suggested that the ambient boundary layer may be an energy source for the generation and/or maintenance of turbulence in the wake region.     

珠江三角洲霾天气的近地层输送条件研究

近年来, 珠江三角洲地区气溶胶污染日趋严重, 霾天气造成能见度恶化和空气质量下降。近地层输送条件即地面流场与大气污染物稀释扩散密切相关。利用2004—2005年广东省466个地面自动气象站资料、广州观象台常规气象资料、珠江三角洲大气成分站网器测能见度资料、珠江三角洲城市环境监测站网的PM₁₀浓度资料等, 使用矢量和分析方法, 分析珠江三角洲近地层风及其对严重霾天气过程和清洁对照过程的影响。结果表明: 2004年霾天气高发季节, 东亚纬向环流比2005年同期显著, 纬向环流不显著的年份, 气流南北交换显著, 冷空气跨越南岭、到达珠江三角洲的机会比较大, 伴随冷空气的大风等天气有利于污染物扩散; 纬向环流显著的年份, 冷空气跨越南岭、到达珠江三角洲的机会比较小, 污染物易于堆积。珠江三角洲霾天气具有区域性特征, 旱季出现最多, 雨季出现最少。严重霾天气过程出现在每年12月至次年4月, 清洁对照过程出现在台风直接影响或冷空气活动频繁的季节。与2004年相比, 2005年的静风频率较低, 且旱季风速较大, 不利于霾天气的形成。矢量和分析表明:区域霾天气过程与区域内静小风过程, 即出现气流停滞区有密切联系, 清洁对照过程与强平流输送有关。     

热带大气垂直环流对海表温度异常的响应——一个初步的理论分析

本文提出了一个β平面定常的线性二维模式,并考虑了海面边界层和赤道侧向边界层,讨论了热带海表温度异常对大气所产生的垂直环流——经向环流和纬向环流。结果表明:热带大洋东部(例如太平洋)海表温度比平均状态暖而西部较冷时,其上空经向环流(Hadley环流)比平均状态强,而纬向环流(如在太平洋上,称Walker环流)弱。相反,当热带大洋西部暖而东部冷时,经向环流减弱,纬向环流加强。这些是与观测事实比较一致的。     

1998年东亚夏季风环流相互作用的低频耦合模态及其位相特征

利用1998年SCSMEX试验期降水观测资料和NCEP／NCAR再分析资料，将物理量场在降水EOF分析得到的时间系数上展开，分析东亚夏季风环流低频变化特征。在揭示环流及我国东部降水异常观测事实的基础上，研究了它们之间相互作用的低频耦合模态及其可能机理，并讨论了低频位相变化与长江流域降水的关系，指出暴雨期次级环流是高低空环流相互作用的可能纽带。     

太平洋大尺度环流数值模拟 II:长期平均环流

用本文第Ⅰ部分所给出的四层太平洋环流模式,模拟在定常年平均大气强迫场驱动下太平洋长期平均环流。所进行的53年数值积分表明,模式成功地模拟出观测到的太平洋大尺度环流基本特征,特别是能直接计算出在海洋动力学和大尺度海气相互作用研究中有重要应用的海面起伏,对表层流场的模拟也明显优于具有同等分辨率的其他模式的结果;对气候有重要影响的SST形势的模拟结果同观测也较为一致。本文还用第53年数值积分资料进行了扰动压力场、斜压扰动压力场和海表热通量等的诊断计算和分析。文中还对模拟结果进行了物理和动力学的分析和解释。     

重庆城市热岛环流结构和湍流特征的数值模拟

利用中尺度模式WRF（V3.9）对2016年8月17～18日重庆一次城市热岛环流个例进行了数值模拟，探讨了山地城市热岛环流的三维结构和演变特征，分析了热岛环流期间湍流动能和各项湍流通量的特征。结果表明:15:00（北京时，下同）乡村风开始出现，随着热岛强度增强乡村风增大，18:00热岛环流结构最显著，次日02:00热岛环流结构被破坏，仅低层存在微弱的乡村风。其中，重庆市城市热岛环流最强时，水平尺度约城市尺度的1.5～2倍，垂直厚度约1.3 km，水平风速约2～4 m s?1，最大上升速度约0.5 m s?1。受地形、河流以及背景风的影响，环流呈现非对称的结构，且强度较弱。湍流特征分析结果表明，城市区域的湍流动能明显大于其它区域。此外，城市热岛环流通过湍流运动将郊区的水汽输向城市；高层湍流动量补充边界层中因热岛环流发展而造成的动量耗散。     

欧亚积雪异常分布对冬季大气环流的影响 II.数值模拟

基于观测分析的结果 ,采用NCARCCM2模式 ,设计了三组数值试验方案 ,研究了积雪的异常分布对冬季大气环流的影响及其可能的物理过程。结果表明 ,数值模拟与观测分析所得结果一致 ,冬季积雪的异常分布 ,通过积雪的辐射冷却效应 ,可以改变地表的热状况以及地表对大气加热的异常 ,引起大气温度、位势高度场的调整 ,激发冬季大气EUP遥相关型 ,导致东亚冬季风环流的异常     

夏季东亚大气环流的研究

夏季东亚大气环流的研究，一直是我国气象科学研究的重要课题之一。本文对东亚大气环流季节性转换、东亚大气环流的主要活动中心和青藏高原对东亚大气环流的作用等的研究进展，从观测事实、理论与模拟及其应用等方面进行了简单的评述。最后对今后夏季东亚大气环流研究的发展，提出了某些建议。     

Possible impacts of Barents Sea ice on the Eurasian atmospheric circulation and the rainfall of East China in the beginning of summer

Possible influences of the Barents Sea ice anomalies on the Eurasian atmospheric circulation and the East China precipitation distribution in the late spring and early summer (May-June) are investigated by analyzing the observational data and the output of an atmospheric general circulation model (AGCM).The study indicates that the sea ice condition of the Barents Sea from May to July may be interrelated with the atmospheric circulation of June. When there is more than average sea ice in the Barents Sea, the local geopotential height of the 500-hPa level will decrease, and the same height in the Lake Baikal and Okhotsk regions will increase and decrease respectively to form a wave-chain structure over North Eurasia.This kind of anomalous height pattern is beneficial to more precipitation in the south part of East China and less in the north.     

城市气象研究国际前沿动态综述

通过梳理2018年8月在美国纽约举行的第十届城市气候国际会议主要研究成果,分类汇总了城市气象研究的最新国际进展与发展趋势,包括城市气候过程、城市环境下气候变化适应与应对、气候条件下城市规划和管理、最新城市气象探测技术、城市环境数值模拟、大城市气候、城市遥感、城市地区极端天气等方面。在此基础上,根据我国城市化发展特性,探讨了我国城市气象研究的未来发展方向。     

The influence of atmospheric circulation on the intensity of urban heat island and urban cold island in Poznań, Poland

The study has analyzed influence of an atmospheric circulation on urban heat island (UHI) and urban cold island (UCI) in Poznań. Analysis was conducted on the basis of temperature data from two measurement points situated in the city center and in the ?awica airport (reference station) and the data concerning the air circulation (Nied?wied?’s calendar of circulation types and reanalysis of National Centers for Environmental Prediction (NCEP)/National Center for Atmospheric Research (NCAR)). The cases with UHI constitute about 85 % of all data, and UCI phenomena appear with a frequency of 14 % a year. The intensity of UHI phenomenon is higher in the anticyclonic circulation types. During the year in anticyclonic circulation, intensity of UHI is 1.2 °C on average while in cyclonic is only 0.8 °C. The occurring of UHI phenomena is possible throughout all seasons of the year in all hours of the day usually in anticyclonic circulation types. The cases with highest UHI intensity are related mostly to nighttime. The cases of UCI phenomena occurred almost ever on the daytime and the most frequently in colder part of the year together with cyclonic circulation. Study based on reanalysis data indicates that days with large intensity of UHI (above 4, 5, and 6 °C) are related to anticyclonic circulation. Anticyclonic circulation is also promoting the formation of the strongest UCI. Results based on both reanalysis and the atmospheric circulation data (Nied?wied?’s circulation type) confirm that cases with the strongest UHI and UCI during the same day occur in strong high-pressure system with the center situated above Poland or central Europe.     

沿海城市建成区热力作用对局地环流影响的CFD模拟研究

基于计算流体力学(CFD)模拟开展了一系列理想数值试验, 分析了城市建成区的热力作用对局地环流的影响, 模拟结果表明: 在没有背景风的情况下, 城市热岛效应可破坏海陆环流的固有转换模式, 使近地面风场总是在城市建成区上空辐合; 在有微弱背景风的情况下, 热岛效应也会导致近地层风场出现线型辐合。而城市上空总是容易出现辐合风场, 可部分解释城市局地高污染带形成的物理机制。