论大气边界层的数值模拟方法

本文采用分层模式和连续模式模拟了一维、稳定的大气边界层中一些主要的气象变量随时间的变化规律,讨论了几种气象条件及下垫面条件下计算结果之间的差异,并且还讨论了常值湍流热通量层存在的条件及其高度随时间的变化,从而给出了两种模式适用的范围.     

近地面层中湍流热通量和长波辐射通量相互作用的数值研究

本文详细讨论了在稳定层结条件下,近地面层内有各种典型的气象要素分布及下垫面状况时,长波辐射通量与湍流热通量之间的相互关系问题.结果表明:长波辐射通量对近地面层的热力结构有相当大的影响,它常常减弱了常值湍流热通量层的厚度.在弱风和层结稳定度较大的情况下,“常值湍流热通量层”将很薄,有时甚至难以存在.     

A NUMERICAL INVESTIGATION ON THE INTERACTION OF TURBULENT AND LONG-WAVE RADIATIVE FLUXES IN THE SURFACE LAYER

The interaction of turbulent and radiative transfer applied to a number of plausible atmospheric situations in the surface layer under the stably stratified condition is discussed.The calculated results show that the long-wave radiative flux has a great influence upon the thermal structure of the surface layer, and that it usually acts in such a way as to weaken the thickness of the constant turbulent heat flux layer. In the case of low wind velocities and strongly stable stratifications, the thickness of the turbulent heat flux layer will become very thin and/or inexistent.     

A Numerical Study of Second-Order Turbulent Moments in the Stably Stratified Nocturnal Boundary Layer

The structures and the vertical profiles of turbulent variance and covariance of the stably stratified boundary layer (SBL) are simulated with a second-order closure turbulence model. The results confirm that the vertical profiles of the dimensionless turbulence variance and covariance can be well represented by the form F = A(1 - Z / h)x. Here h is the height of SBL. and both exponent a and coefficient A are the functions of terrain, baroclinicity, radiation cooling and the state of temporal development of SBL. Comparing with Minnesota and Cabauw experiment data, we have analysed the value of a and expounded the main reasons that great difference in a exists among different literatures.     

我国北方沙尘暴变化趋势的分析

通过对气象资料、生态环境、典型沙尘暴天气过程的沙尘气溶胶物理化学特征、沙尘暴移动的空气质点轨迹及其它有关因素的分析,讨论了我国北方沙尘暴多发地区张掖、永昌、民勤、中卫和北京的沙尘暴发生趋势,初步得出自50年代至1992年,上述地区沙尘暴发生次数呈减少、强度呈减弱趋势,这可能与下垫面生态环境的改善有关。     

A NUMERICAL STUDY ON THE MESO-SCALE POLLUTANT DISPERSION OVER A SLOPED SURFACE IN THE STABLE BOUNDARY LAYER

A numerical model is used to study the properties of pollutant dispersion over a large uniformly-sloped surface in the stable atmospheric boundary layer. By simulating the structure of boundary layer flow to improve the advective wind field and vertical eddy difFusivities included in the advection-diffusion equation, this numerical model permits an estimation of the distribution of pollutant concentration for more realistic atmospheric diffusion conditions.     

华北地区一次中-α尺度强涡旋发展的数值模拟

本文用 PSU/NCAR-MM4三维中尺度模式模拟一次华北地区冷锋越过太行山进入华北平原后,中尺度气旋的发展过程及其三维结构。当锋区移过太行山后可以形成若干个中-α尺度涡旋,当涡旋进入华北平原时,涡旋的低层位于干线前缘的湿中心处,同时由于有低层冷空气的侵入,涡旋处在很强斜压状态中。最大正涡度区位于涡旋前部,强辐合是该中尺度系统涡度加强的重要原因。     

我国地面O3、NOX、SO2背景值的观测研究

从1994年8月至1995年8月，在龙凤山、临安大气污染监测站和瓦里关大气本底基准观象台对O3、NOX及SO2首次进行了长期的连续观测。初步分析表明:3站地面O3的平均浓度、月际分布和日变化特征因地理环境、海拔高度和天气条件的不同，表现出明显的差异性。平均地面O3浓度，龙凤山为34.8×10-9,临安为39.1×10-9,瓦里关山为49.3×10-9,龙凤山和临安的月平均地面O3浓度分布较复杂，在6～7月和12月～1月较低，10月底～11月初较高。而在瓦里关山，月平均地面O3浓度变化较平稳，6月份最大，12月最小。龙凤山和临安地面O3平均日变化量较大，下午浓度最高，清晨最小；而瓦里关山地面O3平均日变化较小，上午浓度略低；NOX和SO2的分布具有明显的局地性特征，在龙凤山，临安和瓦里关山，3站的总平均浓度分别为2.7×10-9（NOX）和0.7×10-9(SO2),8.1×10-9(NOX)和16.1×10-9（SO2），0.04×10-9（NOX）和0.15×10-9（SO2）。     

斜坡地形下城市热岛和陆风相互作用的三维数值模拟

本文建立了一个采用地形坐标及高分辨率的行星边界层参数化方案的三维中尺度静力模式。模式中还采用能考虑边界上地形变化的开侧边界条件。利用该模式,本文研究了弱盛行风条件下的陆风以及平坦地形和斜坡地形下城市热岛和陆风的相互作用。结果表明:夜间下坡风的出现和消失都早于陆风;坡风增大了陆风强度,并延迟了陆风向海风的过渡。 结果还表明,城市对陆风的影响比坡风小。在陆风形成和发展阶段,城市主要起增大下垫面摩擦的动力作用;在陆风减弱和消亡阶段,城市热岛环流逐渐形成并增强,城市对周围风场主要起热力作用。另一方面,在盛行风,坡风和陆风的影响下,热岛环流的形成、发展、强度和辐合带轴线的方向等都会发生改变。     

稳定大气边界层的湍流结构和相似律

本文从包括辐射影响在内的大气边界层模式出发,求解了稳定层结条件下湍流热通量和湍流应力的垂直廓线。另外,引入湍流的局地尺度L(z)、u_＊(z)和θ_＊(z),各湍流量的局地尺度可以表示成z/L(z)的函数,由此可将相似理论推广到全边界层应用,相似律的预告和观测资料很一致。