热岛环流的动力学分析

文中根据线性化的大气方程组求得了城市热岛环流的理论模式。利用此模式分析了温度场和流场的三维结构,并和观测结果做了对比。在解析解中,研究了大气条件诸如风速、湍流扩散系数、Ragleigh摩擦以及层结的影响,同时讨论了重力波对温度分布垂直结构的效应。     

不均匀地表产生的中尺度通量的数值试验

采用北京大学三维的复杂地形中尺度模式,结合陆面过程模式(SiB),模拟了草原和沙漠并存的下垫面的边界层大气运动.利用SiB模式计算了地表辐射、感热、潜热通量,并且预报地表温度.中尺度模式则模拟了沙漠地区受热抬升,形成的辐合运动,垂直速度的分布,不同高度上水平流场的变化以及中尺度动量和热量通量,把中尺度通量跟湍流通量进行了比较,以确定这种中尺度运动在GCM模式的参数化过程中的重要性.试验表明中尺度通量尤其是热量通量要比湍流通量大很多.     

不稳定边界层下地形重力内波

水槽实验及线性理论研究表明,当低层大气处于近中性或不稳定时,如果地形引起的动力扰动足够强,地形扰动可在上部稳定层结中激发出重力内波,波动反过来影响低层流场,引起动量输送。低层大气处于近中性或不稳定时,地形波同样对大气运动可产生波阻,这应引起模式工作者的重视。最后讨论了大气粘性对中性或不稳定层结下地形波的影响。     

北京夏季城市热岛现状及楔形绿地规划对缓解城市热岛的作用

通过遥感技术与地面测定相结合的方法，对北京城市热岛现状作观测研究，得到北京城市地面的温度分布特点。使用北京大学城市边界层模式从气象观点就“楔形绿地”规划对北京城市气候的影响进行研究和评价，模式通过对城市地表复杂性和多样性的特征进行细致描述，建立了一个细致模拟城市特点的城市边界层能量平衡模式，并用此能量平衡模式得到的地面温度作为下边界条件，中尺度气象模式MM5做初始场和侧边界条件，建立一个最小分辨率为500 m的城市边界层模式系统，来研究城市边界层在中尺度背景场作用下的精细结构。通过个例模拟，模式能够较准确地模拟城市边界层的风温场分布情况，可以用来对楔形绿地规划进行模拟试验。通过对规划后的气象场在特定的气象条件下进行模拟，结果显示，建造大型的楔形绿地后，绿地区域及绿地周围约1 km以内的地区温度有所降低，降低的程度由规划前后的地表类型改变的剧烈程度、风速大小及与绿地的距离决定，但是这种规划方案却会因城市的下风方向的风速减小而导致通风不畅。     

冬季城市边界层风场和温度场结构分析

本文根据沈阳地区大气环境容量研究中1984年12月所进行的观测,对沈阳城市边界层的流场和温度场结构做了分析。得出了冬季城市边界层的一些特征。当地面风速微弱时,热岛效应显著。边界层低层辐合抬升,在城市下风边缘可能出现反向气流。当风速较强时,城市的摩擦效应占优势,城市上风部分辐合抬升,下风部分辐散下沉。观测分析还表明,城市建筑对气流的阻滞作用可伸展到几百米的高度。夜间微风时,接地逆温层厚度可达200m,城市内边界层从上风边缘起开始发展,厚度可达100m。白天风力微弱时,重烟尘污染可导致城市冷岛,并推迟对流边界层的发展。     

小尺度地形阻塞作用的数值试验

本文采用数值试验方法,讨论了一个高度只有200m的小尺度地形的阻塞作用,表明当大气低层的平均风速和温度层结使得Froude数小于1时,就有可能在地形的上风向形成阻塞。本文共试验了一般稳定层结、深厚逆温和浅薄逆温几种情况,讨论了数值结果和Froude数判别式之间的差异和原因,并计算了阻塞发生时的浓度分布。     

三维重力内波和对流云街的启动机制

在一个下部为弱不稳定层、上部为稳定层的二层模式中，求解线性化的大气动力—热力学方程组，表明一个孤立山丘所引发的重力内波，在向下游传播过程中与边界层中对流相互作用，形成大气低层的涡漩活动，其图象与观测到的对流云街结构相似。     

小尺度地形引起的切变重力波

在大气边界层中,特别是山区的边界层中,经常可以观测到重力波的活动。例如Bull和Neisser分析了1974年4月至7月的2300时的微气压计记录。他们发现约38％的观测时间里都存在振幅至少为10—20 dPa的重力波活动,其中大多数重力波的振幅为25—70 dPa。由于风速切变和温度层结的不同,重力波引起的垂直位移的大小可能为百米,也可能达到整个夜间边界层厚度的量级。 很多大气活动都可能引起重力波,例如锋面、低空急流、局地风切变、逆温及强对流等等。地形特别是在夜间也是产生重力波的重要来源。当稳定度随高度急剧减少或风速随高度急剧增加时,在山脊的背风坡经常可以发现一系列的波动活动。     

大气对流边界层中的涡漩结构

大气边界层中存在尺度从几百米到几十公里的大涡漩运动。它们在边界层中动量、热量、水汽等垂直输送中起重要作用。作者从边界层中对流和上部稳定层中波动相互作用的观点，发展得出大涡结构的对流波动理论。根据此理论，大涡的波谱构成主要由上、下层大气中风向、风速、层结以及两层之间的温度跃变等因素决定。本文根据卫星云图和天气资料分析了一次冷空气爆发流经暖洋面上形成云街、对流单体以及它们之间的相互演化的过程，并用对流波动理论，依据各阶段的大气条件计算出它们的波数构成，并得出了垂直速度、辐合带、界面扰动的分布，解释了云街、对流单体的形成、结构及相互转化的原因     

大气中粘性效应对三维地形波及其波动阻力的影响

采用两层大气模式, 通过引入瑞利摩擦系数来定性描述大气中粘性机制, 讨论了粘性效应对三维简单地形波及其波动阻力的影响。结果表明,无论低层大气为稳定层结还是不稳定层结, 大气中粘性的存在将减弱地形波的强度, 减小其产生的波动阻力