延庆-张家口地区复杂地形冬季山谷风特征分析

基于2016年12月—2017年2月和2017年12月—2018年2月两年冬季的近地面自动气象站逐时观测数据以及张家口探空数据分析延庆-张家口一带（包括张家口崇礼、赤城、海坨、小五台山区,延怀、怀涿、洋河、蔚县盆地以及北京延庆、昌平、怀柔部分平原地区）复杂地形的风场精细化时、空分布特征,揭示不同复杂地形下局地风场的时、空变化规律,加深对复杂地形动力、热力作用对近地面风场影响的认识,为冬季山区风场预报以及复杂地形数值模式改进提供参考。结果表明:晴朗小风天风持续性作为矢量平均风速和标量平均风速的比值,可以作为研究风场变化规律的重要参数。根据风持续性的日变化特征,可以将研究区域内所有站点分为10种类型,分别代表不同局地地形特征的影响,风持续与风向变化的相关也很强。研究区域主要有3种类型的地形风:斜坡风、峡谷风以及较大尺度的山区平原风。不同地形特征下的风场、风持续性存在明显不同的日变化特征,山风和谷风相互转化的时间也不同,山区最早,盆地次之,平原区最晚;山风时段持续时间较谷风时段长,风速小;晴朗小风天实测风反映了实际风场的特征,而排除环境背景风场,弱化地形动力作用后整个冬季的局地风作为理论山谷风,更能反映热力作用下的山谷风特征。      

海南岛沿海近地面风时空分布特征的观测分析

利用2012年海南岛沿海6个常规气象站、2个海岛站的逐时风向、风速资料,分别对全年以及不同季节内近地面风速大小、风速日变化以及风向频率分布等进行了统计分析.结果表明:2012年全年海南岛沿海近地面风速约在1.8~5.7 m/s之间,其中三亚站风速最大,冬季高达6.5 m/s,大部分站点夏季风速最弱,最大风速出现在春、冬季;海南岛南部沿海风速大于北部,东部大于西部;各站24 h风速基本呈现白天大、夜晚小的典型特征,由于所处地形、植被独特,三亚部分季节风速呈现相反的日变化特征;全年各站基本存在两个盛行风向,大部分站点近地面风向与南海季风的风向变化较为一致,夏季以南风、西南风为主,冬季以北风、东北风为主;各季沿海近地面风向南北部差异较大,东西部差异较小,随着季节转变,南部沿海盛行风转向最明显,东西部次之,北部则不明显.     

乌鲁木齐冬季大气边界层温度和风廓线观测研究

为了进一步认识乌鲁木齐冬季大气边界层的结构特征及其对大气污染的影响,为改进城市空气污染预报和污染治理提供科学依据,利用2008年1月11—13日系留气艇对乌鲁木齐市城区大气边界层过程进行观测试验的资料,分析了观测期间乌鲁木齐风、温廓线和混合层厚度的变化特征,并探讨了大气边界层结构对乌鲁木齐大气污染的影响。结果表明:观测期间乌鲁木齐近地面全天存在悬浮逆温,且有时为多层逆温,大气层结稳定;受逆温层的影响,近地面全天风速都很小,均在4m/s以下,风向随高度变化规律明显;观测期间乌鲁木齐大气混合层厚度平均为274m。乌鲁木齐冬季大气边界层风、温廓线的特征及混合层厚度,对大气污染的影响作用显著,是造成该地区冬季多污染的主要原因之一。     

基于WRF-LES的崇礼复杂地形局地风场模拟研究

采用四重嵌套的WRF-LES,针对2022年北京冬奥会张家口崇礼赛区开展局地风场模拟试验,基于地面自动气象站和激光雷达观测资料,对一次晴空高压系统控制下的具有明显局地风环流特征的天气个例模拟结果进行检验评估。文中引入了STRM1 30 m地形数据、glc2015 27 m土地利用数据和CL‐DAS的土壤湿度数据用以提高模拟结果的准确性,并设计了敏感性试验来探讨不同资料对模拟结果的影响。结果表明：(1)WRF-LES能够呈现出复杂地形下局地风场的时空变化特征,各站风向绝对误差在10°～60°,风速绝对误差在0.5～2 m·s^-1。在山谷和山沟区域,模拟风场和观测风场都表现出明显的日变化特征,海拔较高站点的误差比海拔相对较低站点的误差更小。海拔较低站点在山谷风或上下坡风发展稳定时段风向误差较小,风向转换时段误差较大。(2)更新地形、土地利用以及CLDAS土壤湿度初始场对模拟结果都有一定程度改善。其中更新CLDAS土壤湿度初始场对风向和2 m气温的改善效果最为明显,风向绝对误差减小4.26°,2 m气温绝对误差减小0.84℃。更新土地利用对风速的改善效果最明显,风速绝对...     

藏东南地区鲁朗河谷近地层气象要素变化特征

依据位于藏东南雅鲁藏布大峡谷分支—鲁朗河谷的中国科学院藏东南高山环境综合观测站(29°45′N,94°44′E,海拔3326m)架设的边界层气象塔2007年一整年的常规气象观测资料,初步分析了该地区的气候特征,并与珠穆朗玛峰北坡河谷的气象数据作了简单比较。结果表明:鲁朗河谷年平均地面气温为5.55℃,1月平均地面气温最低,8月平均温度最高。由于观测站处于高山峡谷之中,年平均风速只有1.70m.s-1,风速、风向主要受周围地形影响,山谷风显著。地面气压年变化呈双峰型,归属于低地到高山的过渡型。近地表大气的年平均相对湿度是73.53%。     

北京城区近地面比湿和风场时空分布特征

利用2008—2012年北京城区平均5 km的高密度自动气象站逐时观测数据,分析了北京城区近地面比湿、风向和风速的时空精细分布特征,初步探究了城市下垫面对局地气象要素的影响机制。研究表明:夏季白天北京城区为干岛,冬季城区表现为弱湿岛特征。受城市效应的影响,北京城区与郊区比湿日变化有明显差异。近地面10 m风受到地形、城市和季节性盛行风的共同影响。当气流经过城区时有明显的绕流现象。夏季05:00—10:00 (北京时,下同),受山风、弱的夏季偏南风和城市热岛共同作用,气流向城市中心辐合。冬季15:00—19:00,受季节盛行风偏北气流和谷风偏南气流的共同作用,在城区形成一条西北—东南走向的辐合线。对风速研究发现:城市粗糙下垫面使北京城区风速减小,二环路和三环路之间存在一条“n”状的风速小值带。由此可见,除已开展较多研究的城市热岛效应外,北京城市效应对近地面湿度和风场亦有显著影响。     

青藏高原东南缘低层风场垂直结构与变化特征北大核心CSCD

为进一步认识青藏高原山地低层风场特征、长期变化规律,利用2008-2012年青藏高原东南缘云南大理站边界层铁塔和风廓线雷达的长期观测资料,初步分析了该地区低层风场垂直结构及其变化特征。结果表明：（1）从地面到高空,风速、风向频率分布随高度的增加而变化,2~400m高度风速基本为2级,盛行风向为偏东风,这说明边界层铁塔和风廓线雷达的风速、风向具有连续性。（2）从垂直高度上看,风速存在明显季节变化特征,冬季风速较大,夏季风速较小;日变化结构随高度的升高表现形式明显不同,20m以下为单峰型,100~1500m为双峰型,2000m以上日变化不明显;平均风速逐月变化,20m以下为单峰型,100~1000m为双峰型,1500m以上为单峰型。（3）纬向风600m以下出现东西风交替的日变化,经向风在2~20m高度全天为南风,100m高度以上午后至日落为南风、其余时段为北风,南风由高空向低层传递。     

贵州山区地形雾5a气象要素特征分析

该文选取2008—2012年贵州省地面气象要素观测资料,主要针对贵州省内3个较容易出现地形雾的站点进行分析,探究地形雾产生时气温、风速、风向、前6 h降水和气温露点差的特征,发现3个典型站温度为2~6℃和8~14℃这两个区间内较利于冷空气引起地形雾,不同站点不同季节略有不同。大方为偏西南风,开阳和万山为东北风;开阳风速小于2 m/S,大方和万山风速为2~3 m/s之间利于冷空气引起地形雾。大方和万山站点前6 h降水大于0 mm利于冷空气引起地形雾,开阳站点则是前6 h降水为0或小于1 mm时利于冷空气引起地形雾。     

影响云南空气质量的风场特征分析

利用美国NCEP/NCAR风场再分析资料和云南高空、地面、高山风塔实测风资料,对云南地区的大气风场特征进行了分析。结果表明,云南对流层中低层大气风场常年盛行偏西气流,风向稳定,尤以西南风最多,冬-春-夏-秋四季风场变化特征明显。腾冲、思茅高空盛行风向以西风为主。云南除滇东北、滇东南和局地地形影响外,大部分地区近地面全年以盛行西南风为主。山区全年盛行风向以西南风为主。云南近地面年平均风速1.9m/s,北部大于南部,东部大于西部,冬春季风大,夏秋季风小,风速日变化特征显著。昆明地区大气边界层存在逆温现象,冬季突出,夏季微弱,秋冬春季频率高,夏季频率低。云南空气污染具有干湿季分布特点,1-5月为主要污染时段,冬春季节存在西南和东北两条污染传输通道。     

三沙市永兴岛低空风的变化

该文利用2003年3月—2011年12月三沙市高空气象探测站L波段雷达探空资料,分析了三沙低空风的变化特征。结果表明:三沙2006年3月—2011年12月高空气象探测站所测地面—1 500 m不同高度的风向变化大致相同,各层风中主要盛行NE、ENE、SSW风;静风出现最少,其次是NW、WNW、NNW风向;春季地面—1 500 m高度的风向分布为双峰形状,主要集中在NE-ENE、SSE-SSW,夏季、秋季、冬季地面—1 500 m高度的风向分布为单峰形状,夏季风向主要集中在SWSW,秋季风向主要集中在NE-E,冬季风向主要集中在NNE-ENE;地面—1 500 m的各层风中,地面平均风速最小,500 m低空平均风速最大;地面—500 m高度的风从夏季至冬季都逐渐增大,1 000~1 500 m从春季至秋季增大,冬季反而减小;地面—1 500 m平均风速11—12月份最大,3—4月份风速最小。     

2018年北京城区和远郊区低层大气风场特征分析

利用2018年1月1日至12月31日在北京国家综合气象观测实验基地获得的风廓线雷达资料和同时期在河北香河的华北香河全大气层野外科学观测研究站获得的多普勒声雷达资料,比较分析北京城区和远郊区的低层（0～600 m）大气风场特征。结果表明:水平风速随高度增加而增大,同一高度层,远郊区的平均水平风速大于城区,且受湍流活动影响,城区和远郊区水平风速日变化趋势均为白天小于夜间。春、夏季城区风向受局地山谷风影响显著,以偏西南偏南气流为主,城区和远郊区秋冬季受冷空气活动影响,以西北风为主,且水平风向日变化特征具有季节性差异。远郊区低层大气垂直速度分布特征四季相同,正、负速度出现频率相当,日变化趋势为单峰型;城区冬春季有差异,在390 m高度以下正速度出现频率明显大于负速度,且日变化趋势在四季差异较大。北京城区和郊区风场特征差异与其他特大城市相比无特殊性,主要受大气环流、局地地形、下垫面环境等因素影响。     

大气污染对太行山中部地区地表风的影响

为了研究大气污染对太行山中部地区地表风的影响,我们对阳泉、榆社(高山站),石家庄、邢台(平原站)4个站点1966~2005年间的能见度、近地面温度、近地面风速数据进行了统计计算与趋势分析。结果显示:在平原站能见度相对山坡站下降更加明显的背景下,平原站的近地面温度、近地面风速、850hPa风速都呈下降趋势;而山坡站的近地面温度、近地面风速呈上升趋势。分析表明:(1)由于气溶胶的辐射效应与冷却效应,抑制了垂直通量的上下传输,致使平原站下午的近地面气温呈下降趋势,平原站和高山站的地表风速呈相反的变化趋势。(2)平原站850hPa (与高山站高度相近)风速呈现下降趋势,印证了高山站的近地面风速增加是气溶胶的辐射效应减弱了垂直能量交换造成的。      

冬奥会延庆赛区降雪与边界层东风的关系

受特殊地理环境影响,北京地区冬季降雪常与边界层东风相伴,边界层东风所引起的水汽输送和动力辐合效应对降雪发生发展有重要意义.不同于已有边界层东风对平原地区降雪影响的研究,本文结合2022年冬奥会北京延庆赛区的地形特征,对比相似天气背景下不同温湿特性、不同发展高度的边界层东风对降雪的作用机制,研究表明:(1)途经渤海湾的路...     

Diurnal Variations of Summer Precipitation in the Beijing Area and the Possible Effect of Topography and Urbanization

The present study examined the diurnal variations of summer precipitation in the Beijing area by using subdaily precipitation and wind observations. A combined effect of topography and urbanization on the characteristics of diurnal variations was suggested. It was shown that stations located in the plain areaexhibited typical night rain peaks, whereas those in the mountainous area exhibited clear afternoon peaks ofprecipitation diurnal variations. The precipitation peaks were associated with wind fields around the Beijing area, which were found to be highly modulated by mountain-valley circulation and urban-country circulation.The lower-tropospheric wind exhibited a clear diurnal shift in its direction from north at 0800 LST to southat 2000 LST, which reflected mountain-valley circulation. The transitions from valley to mountain windand the opposite generally happened after sunset and sunrise, respectively, and both occurred earlier for thestations located closer to mountains. By comparing the diurnal variations of precipitation at stations in anortheast suburb, an urban area, and a southwest suburb, it was revealed that the northeast suburb grouphad the highest normalized rainfall frequency, but the southwest group had the lowest from late afternoon tolate evening. On the contrary, in the early morning from about 0200 to 1000 LST, the southwest group andurban group had the highest normalized rainfall frequency. This pattern might originate from the combined effects of mountain-valley topography and urbanization.     

基于大涡模拟的冬奥赛区风环境精细化评估

风是北京冬奥会场外赛事考虑的首要气象因素,精细评估竞赛场地核心区域风环境对赛道施工建设、遴选防风方案及赛事安排非常必要.以北京冬奥会延庆赛区为中心,将2009-2021年冬奥赛事月份(2-3月)天气环流场进行客观天气环流分型(分为93组),采用北京城市气象研究院睿图-大涡模式系统对各组的典型个例开展37 m×37 m分...     

Intensified reduction in summertime light rainfall over mountains compared with plains in Eastern China

Based on daily rainfall data from 1960 to 2007, this study investigated the difference in rainfall trends between seven mountain stations and 21 nearby plain stations in eastern China for the months June–August. The amount and frequency of light rain (≤2.5 mm/day) over the mountain areas showed a greater decreasing trend than over the surrounding plain regions. The trend of light-rainfall frequency at mountain stations is ??4.8%/decade, approximately double that at plain stations (??2.3%/decade). The trend in light-rainfall amount at mountain stations is ??5.0%/decade, approximately three times that at plains station (??1.4%/decade). Reduced wind speed may explain the enhanced decrease in light rainfall over mountain areas through the weakened orographic lifting. Further study is needed to determine whether the precipitation difference between mountain and plain (urban) regions is exacerbated by air pollution in East China through its indirect effects and influence on regional air stability and wind speed.     

面向特大城市的风环境容量指标和区划初探——以北京为例

利用气象观测、高分辨率城市地理信息和卫星遥感数据,通过将气象类指标与城市类指标相结合,开展了北京地区风环境容量指标和区划的探索性研究。结果表明：水平风速和大气混合层厚度两个指标在空间上均呈北部和东部地区高、中心城区和西南地区低的特征;中心城核心区和卫星城的地表粗糙度长度较高,二环内老城区建筑多为平房,地表粗糙度长度小于二环外其他中心城区,形成较明显的空心环状结构;在中心城区外的植被地区,北部和西部山区粗糙度长度明显高于平原区;加权综合水平风速、大气混合层厚度和地表粗糙度长度3个指标,计算不同等级风环境容量指数阈值,在空间上西南地区的房山、门头沟、海淀、石景山、丰台以及中心城区的东城和西城等地风环境容量指数较低,其中二环至四环范围是风环境容量指数最低区域,这与北京经济、金融和商业中心空间分布一致;延庆、怀柔、密云的北部以及通州的绝大部分地区为风环境容量指数高值区,其他平原区多为中等风环境容量指数区。     

2019年冬季北京海陀山局地环流特征及机理分析

海陀山作为北京冬(残)奥会的主要室外赛场之一,其复杂的地形对风场的精细化预报提出了严峻的挑战,亟需开展加密的风场观测提高对复杂地形下局地环流特征及其影响机理的认识,并为提升赛区精细化预报与服务提供数据支撑.基于2019年度海陀山观测试验,利用加密自动气象站、激光测风雷达、涡动相关仪、云高仪等多源数据,对海陀山风场的水平...     

Diurnal variation of surface wind over central eastern China

Hourly wind observations from 452 meteorological stations are used to document the diurnal cycle of the surface wind over the central eastern China (100°–122°E, 20°–42.5°N). Both the surface wind speed and the wind direction show large diurnal variation with pronounced topographic effects. At most stations, the surface wind speed reaches the maximum in the afternoon and the minimum in early-morning. This diurnal phase shows small seasonal variation, whereas the diurnal amplitude varies significantly in different seasons. The diurnal amplitude of the surface wind speed reaches maximum in spring over the northern and southwestern China and in summer over the southern China. The diurnal cycle of the wind direction is more complicated. Over the coastal (mountain) regions, the diurnal wind direction is greatly influenced by the land–sea (mountain–valley) breezes with large (small) seasonal variation. Over the northern plain region, the wind direction exhibits small diurnal variation but with remarkable seasonal rotation. The surface wind over the stations located on the top of mountains shows distinct diurnal variation, which represents the diurnal cycle of the tropospheric low-level wind. The wind speed over these stations is highest in pre-dawn and lowest in the afternoon. The wind anomaly rotates clockwise from late night to late afternoon, and shows significant seasonal variation as influenced by the annual cycle of the monsoon system. The contribution of the diurnal surface wind to the diurnal feature of precipitation is briefly discussed.