一个与大尺度模式耦合的边界层温度诊断模式

本文提出一个与p—σ五层原始方程模式耦合的边界层温度诊断模式。应用大模式提供的温度场作为边条件数值求解边界层热力学方程得到边界层温度。用FGGE资料一次寒潮过程进行试验,说明结果达到一定精度。本边界层模式原则上可应用于其他大尺度模式。     

用常规气象资料求取南京对流边界层特征量及其气候特征

本文在Holtslag等人提出的用常规气象资料估算地面热通量的基础上,提出了用常规气象资料估算对流边界层特征尺度W*的方法,根据南京的实测气象资料,对公式中的系数进行了确定,在此基础上研究了南京地区对流边界层特征尺度W*气候特征(夏季)和日变化特征。     

经典Ekman流,Ekman层的平衡风场及其扰动稳定性

本文首先利用变分方法,考察了边界层运动能量的变化,指出经典Ekman流是在不可压缩条件下,能量积分达最小值时的一种平衡运动。这对Ekman层运动的物理本质有了进一步的认识。其次,讨论了Ekman动量近似下的Ekman层的平衡风场特征,研究了该平衡风场附近扰动的稳定性问题,结果表明,在自由大气气压场不发生扰动条件下,Ekman层中存在一类新的与惯性不稳定相类似的动力不稳定,且其不稳定性可与Ekman抽吸相联系,还讨论了一般性条件下的扰动不稳定性问题。     

HEIFE戈壁地区近地层大气的湍流结构和输送特征

根据黑河地区地气相互作用实验研究(HEIFE)1988年POP和1990年PIOP实验的观测资料,分析了戈壁地区近地层大气的湍流结构,主要是风速分量和温度方差的相似关系,以及各有关量的功率谱和湍流通量的协谱。1988年POP期间发现的戈壁近地层大气中白天经常出现的水汽由上而下输送等特殊现象,在1990年PIOP中得到进一步的验证。文中分析了有关物理机制,认为这一现象和众所周知的“绿洲效应”是戈壁-绿洲这一地区性中尺度环流影响的两个侧面。     

一个非定常边界层模式的设计

对一般的非定常边界展模式,在铅直坐标的变换、时间差分方案的确定、湍流交换系数K的选取等方面,进行了一系列的试验和比较,得到一个优化方案。结果表明:该优化方案具有较大的、较广泛的实用性。但是,即使在其它方面被优化的模式,仍然存在着对不同K公式的协调性问题。     

中尺度非均—边界层气候的数值研究——(Ⅱ)夏季的数值试验

用修改的 Nickerson 等提出的中尺度模式,对我国北方夏季非均一下垫面上的边界层气候特征进行了研究。结果表明,在晴朗、静风和无扰动系统的条件下,下垫面的非均一性对边界层气候起着决定性的影响。边界层气候特征和低空急流强度与局地环流关系密切。干燥裸地上边界层内出现的逆湿现象,是由下垫面非均一的湿度场和中尺度平流共同引起的。     

荒漠绿洲边界层结构的数值模拟

陆-气相互作用和中小尺度天气系统的研究中,水平不均匀边界层和水平不均匀地表的强迫作用都是重要的物理过程.本文用已建立的陆面过程与大气边界层耦合模式(BLCM),较详细地研究了草地周围为荒漠(半沙漠)的地表植被不均匀而造成的边界层结构特征和局地环流及其昼夜变化.通过边界层顶影响自由大气不同尺度的运动.模式结果揭示出最强的上升和下沉运动是发生在荒漠-草地间动力和热力不连续的界面附近,且呈现出不对称性.     

冷空气爆发时陆地边界层的数值模拟

本文建立了一个三维中尺度模式,分别模拟了平坦地形及规则山地情形下冷空气爆发过程,并模拟了无冷空气时天气演变过程作为比较.模拟结果合理地给出了冷空气爆发后边界层内诸要素的变化规律,如大风的出现、风向的改变、动量通量的增大、气压的升高等.     

风沙湍流的间隙性,稳定性分布及分形特征

根据风沙湍流本身的不均匀性、间隙性,用稳定性分布研究了含沙量M随高度h的变化得M(h)∝h~(-D),求得分维D=2.36(h>10cm),D=1.465(h<10cm),速度分布W(|u|)=a_2|u|~((-D)/(2-1))。沙粒扩散<|x(t)|>∝t~(2/D);结合Kdv-Burgers方程的行波解,得风沙流的标度律(υ/β)ξ Dlnh=A,揭示了耗散性υ、弥散性β、风速ξ和高度h之间的一种本质联系。被空气湍流吹动的沙粒起始半径r_e=(c’/(5-D)ρ)[(β/υ)In(E_1/E_2)]~((5-D)/3),起动风速V_1=V_(2exp)[(υ/2β)γ_c~3ρ~3(2.65/c’)~3],最后讨论了风沙流的多重分形特征。