地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度影响的研究

采用准地转的正压模式, 研究了无非绝热加热时地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度的影响.结果表明: 地形作用对登陆热带气旋西北移动路径的影响比较明显, 而对登陆热带气旋强度的影响不明显; 边界层摩擦可以通过改变热带气旋X方向上和Y方向上的移动速度以及改变热带气旋水平环流结构对登陆热带气旋西北移动路径产生一定的影响, 边界层摩擦对登陆热带气旋强度的影响非常明显, 其中摩擦是造成登陆热带气旋强度迅速减弱的一个重要因素.     

台风移动规律的研究 Ⅱ．小地形与边界层的动力作用

从支配台风中心移动的基本方程出发，着重分析了小地形（地形高度与台风系统的垂直厚度相比为小量）的抬升作用和边界层的摩擦作用对台风移动影响的定性特征。结果表明，较高地势对台风有“吸引”作用；边界层摩擦辐合引起的艾克曼抽吸有利于台风产生沿局地流场引导速度方向的加速度。     

台风移动规律的研究 Ⅱ.小地形与边界层的动力作用

从支配台风中心移动的基本方程出发，着重分析了小地形（地形高度与台风系统的的垂直厚度相双为小量）的抬升作用和边界层的摩擦作用对台风移动影响的定性特征。结果表明，较高地势对台风有“吸收”作用；边界层摩擦辐合引起的艾克曼抽吸有利于台风产生沿局地流场引导速度方向的加速度。     

对流边界层中过山气流的数值模拟

采用ARPS4.0非静力中尺度气象模式模拟了对流边界层中气流过山引起的地形波,讨论了地形及大气条件改变对其的影响.模拟表明,当大气边界层是对流边界层时,气流过山引起的地形强迫,仍能在上部稳定层结中造成足够的垂直扰动,产生向上传播的重力内波,重力内波引起的波动阻力仍不可忽略.     

三维层结流中地形上空湍流边界层结构特征研究

利用中尺度数值模式ARPS,在理想条件下研究了旋转、地表摩擦的共同作用下,均匀来流条件下,三维层结大气中地形上空及其边界层结构特征.重点讨论了不同的山地流动Fr数、不同上游来流方向情况下,山地流动及其边界层的特征.在大气稳定层结条件下,山地流动具有上游阻挡、下游急流加速以及重力波破碎等流动特征,这些山地流动特征在柯氏力的影响下,均表现出了南北非对称性.当山地流动的Fr数增加(增加地形高度)时,山地流动的南北急流增强,由于柯氏力的影响,南侧急流的增幅更为显著,流动的南北非对称性增强.在干过程山地流动中,由急流所导致的强烈的垂直风切变,是湍流边界层产生和发展的直接决定因素.     

大气边界层中Kelvin-Helmholtz波对降水的作用

在夜间稳定边界层大气中,北京受燕山山脉地形的影响,重力流一般在300米以下的高度内传播,波的传播速度基本等于切变层的平均风速.在一定的高度上存在大风轴,并形成低层风的强切变,大风中心一般在100米高度附近,强度约5米/秒左右. 本文讨论了Helmholtz波不稳定性对降水的影响,在Ri≤0.25的临界值时,与重力流相伴随有时可有小雨,当大尺度盛行气流为东风时可出现大雨.     

小尺度深凹地形边界层影响因子的数值试验研究

建立了一个针对小尺度深凹地形的、高分辨的、三维非静力的边界层试验模式,通过求解非定常的方程组获得边界层的定常解。有选择地对影响深凹地形边界层结构的不同因子进行了数值试验研究。结果表明,深凹地形的深度Ｈ、坡度α以及初始地面风速ｕ０的大小和初始风速的垂直切变（Ｐ）等因子对边界层的结构有较大的影响,且模式具有较好的稳定性。     

环境参量对广义Eady模态不稳定的影响

介绍了广义Eady模态的斜压不稳定问题并着重讨论了环境参量对该不稳定的影响。该模态不仅存在有类似于经典Eady模态的不稳定短波截断, 还存在有经典Eady模态中没有的长波截断, 前者对环境参量的变化不太敏感而后者对环境参量的变化敏感。层结参数的减小, 模式底基流垂直切变的增大, 纬度的增高和模式层顶高度的减小, 均有利于该模态不稳定的发生。广义Eady模态下的最不稳定波仍发生在天气尺度波段, 其振幅和位相随高度的变化大体与标准Eady模态类似, 等位相线也随高度西倾, 但振幅关于大气中层不再呈对称性。     

地形与Ekman边界层中的气流

利用σ坐标讨论地形与边界层气流是有很多方便的地方,因为,在此坐标中,下边界条件较为简单。在本工作中,首先将混合长理论加以推广并将它用于σ坐标,于是导得了用以描述地形上空边界层气流的控制方程,对边界层气流的特征,特别是对于Ekman抽吸作用进行了详细分析。指出有三种因子影响边界层顶部的垂直运动,第一种因子是边界层内涡度分布,这是与边界层中由于摩擦作用所引起的辐合辐散有直接联系;第二种因子是由于边界层顶部的气流爬坡运动所引起的;第三种是由于边界层中跨越等压线的分量爬坡所引起的,它出现于当等压线与地形等高线相平行时,或地转风呈现绕流情况时,这一作用最为明显。     

中尺度地形对“98.7”鄂东特大暴雨的动力作用

用一个高分辨的 η坐标模式对 1998年 7月 2 1日鄂东沿江特大暴雨过程进行数值模拟 ,得到与实况相吻合的结果。通过敏感性试验和分析 ,研究了局地中尺度地形对这次暴雨过程的影响及其机理。结果表明 ,虽然地形对这次特大暴雨过程的基本面貌并未起到决定性的作用 ,但也有一些重要影响。大别山对边界层南风暖湿气流的阻挡使位于其迎风面上游的暴雨带有所加强。幕阜山对边界层水汽流入的拦截则使位于其背风面下游的暴雨带的初期发展减缓。到了暴雨盛期 ,由于暴雨带南侧有中尺度低空急流出现并正好位于幕阜山区 ,因地形而抬高的摩擦层内的Ekman风矢偏转直指暴雨区 ,加强了暴雨区水汽的辐合。由于强对流暴雨系统盛期近地层气流转为辐散 ,对暴雨维持起关键作用的辐合层升高 ,因此地形抬高的摩擦辐合恰好叠加其上使之增强 ,这可能是此次鄂东沿江特大暴雨过程持续时间长的一个重要原因。     

EFFECTS OF BOUNDARY LAYER FRICTION AND TOPOGRAPHY ON THE INSTABILITY OF BAROCLINIC WAVES

In this paper,the simultaneous effects of boundary layer and topography on the instability of Eady waveare investigated by using a new parameterization of the vertical velocity at the top of PBL and the influencesof the stratification of the PBL,roughness and the slope of terrain are shown.Furthermore,the effects of theboundary layer friction and topography on generalized Eady wave are also investigated.     

一次暴雨过程大气边界层结构的数值分析

1979年7月28日河北唐山地区的强暴雨,10小时总降水量达430mm,降水强度大,从时间和空间上都非常集中。这次太平洋副热带高压北侧暖区发生的强暴雨引起国内气象界的普遍重视。游景炎,陆一强等对这次暴雨过程的大尺度环境、中尺度结构进行了详细分析并分别讨论了边界层急流、强对流性云团以及地形等的作用。游景炎根据地面天气图的分析,发现明显的雷暴高压和中尺度低压。这种中尺度系统在大气边界层内如何表现呢?这次暴雨系统延伸多高呢?各种物理量输送和分布的特性     

行星边界层急流结构数值分析

利用行星边界层初值分析方法对行星边界层内急流结构进行数值分析。根据1979年6月10日20时华南地区的地面和850mb观测资料,计算得到边界层内各个层次的风场。计算结果与实况比较一致,并且清楚地显示出急流的细致结构。     

湍流能量闭合法用于大气模式的初探

湍流能量（TKE）闭合方案是近年来大气边界层（PBL）模式中技推崇的方法,它具有11－2阶精度。大气环流模式的计算容量和垂直网络限制,不允许PBL方案过份精细。本文对TKE方案进行简化及网络稀疏化试验。并用Wangara资料验证。验证结果表明：此方案引入PBL内仅设置5层的大气环流模式是可行的。地面以上400米内模式结果与实测吻合。但中、上部位温计算值偏高。关于本方案在大尺度模式中的应用尚须进一步研究。     

大气运动的动能在湍流边界层中的耗散

在大气能量学中,大气平均运动的动能通过湍流摩擦力转化为脉动运动的能量并最终转化为内能的“变性能量”是大气动能的“汇”,正确估计其大小对研究动能的收支,以至天气系统的生衰,发展均有一定意义。此项由于与湍流通量有关,因而难于从大尺度气象参数计算。以往的研究中,或是将动能平衡方程中其余各项算出,而将此项作为余项估计出,或用地转风由粗浅的边界层模式算出。     

地形与斜压边界层的动力分析

利用摄动方法,解析求解了含有地形的非线性斜压行星边界层的风场及其顶部的垂直速度。将所得结果与其它工作比较,说明了斜压性、地形和非线性平流对边界层中风场分布和顶部垂直速度的影响。     

DISTRIBUTION OF AEROSOL EXTINCTION IN THE LOWER TROPOSPHERE BY MICRO-PULSE LIDAR OBSERVATION

The profiles of aerosol extinction coefficients are investigated by micro-pulse lidar(MPL)combined with the meteorological data in the lower troposphere at Meteorological ResearchInstitute(MRI).Japan.Larger extinction values of aerosol are demonstrated in the nocturnalstable air layer with larger Richardson number,and light wind velocities are favorable for aerosolconcentrating in the planetary boundary layer(PBL).But aerosol extinction coefficients showlarger values over the altitudes of 2.0 to 5.0km where correspond to higher relative humidity(RH).The tops of PBL identified by the aerosol extinction profiles almost agree with ones byradiosonde data.The diurnal variations of aerosol extinction profiles are clearly displayed,intensive aerosol layers usually are formed over the period of mid-morning to 1400 Loeal Time(LT).then elapse in the cloudless late afternoon and nighttime.Thermal eonvection or turbulenttransport from the surfaee probably dominates these temporal and spatial changes of aerosoldistribution.     

圆形涡旋非线性大气边界层中风的分布

在圆形涡旋的行星边界层中,考虑梯度风随半径变化的一般情况,在K=l~2|V/z|的假定下,解边界层运动方程得到风及边界层某些参数的分布。还计算了边界层顶部的垂直速度,并将其与某些其他工作中的垂直速度作了比较。     

一次飑线形成的数值试验

本文选取行星边界层几个不同的水平温度梯度、不同的相对湿度以及地面热力分布不均匀值,用二维数值模式对一次飑线过程进行研完,其结果表明:水汽凝结潜热是对流运动发展的重要能量来源,边界层内水平温差是对流发展的重要触发条件,地面热力条件只有在有利条件配合下才可能起明显的作用。