大连区域海陆风环流的数值模拟

本文基于海陆风环流的形成机制,在研究分析海陆风环流形成的物理模型基础上,建立了海陆风环流的数学模型。根据此基础,以大连地区海陆风环流为计算实例,模拟了海陆风形成的压力场、速度场、温度场和湍流动能场的日变化及太阳辐射日变化的过程地面的能量变化及导致的湍流动能的变化,预测出海陆风环流的水平湍流扩散系数和动量、温度和湍流动能的垂直湍流扩散系数,为求解海陆风中的污染物扩散浓度以进行环境污染损失评价提供参考。应用此模型,对大连地区的海陆风环流进行了数值模拟,定性与定量地给出了海陆风场中的速度、压力、温度及湍流动能分布情况和主要参数值。结果表明,海陆风环流的大气压力场局地日变化较小,温度场变化较明显。在中午前后,动量、温度和湍流动能的垂直扩散系数达到了最大值。模拟结果与其他文献模拟结果的对比表明,本文建立的模型模拟与实验的结果相符,但预测精度仍需要进一步检验。     

广东阳江沿海地区海陆风观测结果及其特征分析

根据我国广东阳江某大型电力工程项目前期工作中获取的气象资料，分析了该地区海陆风环流特征。结果表明该地区海陆风频率较高，但相当一部分环流较浅（尤其是春季）；海风持续时间平均为9－10小时；白天的海风比夜间的陆风要强得多，高空回流层的气流强度远小于地面入流层的强度；海陆风环流结构比较特殊，其上下层风向间以及白天的海风风向和晚上的陆风风向间大多有较大夹角，不易形成重复污染。     

海州湾不同走向海岸的海陆风异同分析

通过对海州湾沿岸3座梯度测风塔和19座自动气象站一年的逐日24h自记风资料的统计,得到海州湾沿岸的海陆风,在此基础上提出了海陆风“净值”的概念.结合海陆风“净值”分析海州湾沿岸的海陆风环流特征发现:海州湾沿岸南北两段的海陆风具有明显的差异,南北走向的海岸海陆风比西北一东南走向海岸的弱,且转换时间迟;并粗略地估计了海风向...     

三维非地转环流诊断方程的迭代解法及效果检验

本地三维非地转环流诊断方程的迭代解法进行了详细讨论，并把该方程的实例诊断结果同二维次级环流的计算结果以及ＦＧＧＥ资料中的物理量场作了对比检验。结果表明，选取适当的松驰系数和迭代方案，可以得到三维非地转环流方程的收敛解，计算结果比二维次级环流的计算结果有所改进，与实际资料基本吻合。     

南沙区海陆风环流的特征及其对气温和能见度的影响

对南沙区海陆风环流的季节分布、持续时间等特征及其对夏季最高气温和2月能见度的影响进行了统计分析。结果表明:南沙区海陆风环流较明显,发生比例最高集中在2、7和8月。海风和陆风互相转化的时段特征明显:陆风转海风主要发生于10:00—14:00,海风转陆风主要时段为18:00—次日01:00。通过海陆风环流对高温天气的影响分析表明,南沙地区夏季只有海陆风环流遭到破坏时才会出现高温天气。在海陆风日,海风和陆风的风向转变对南沙能见度的变化有一定的影响。     

Mosaic方法在非均匀下垫面上的适用性研究

在非均匀下垫面情况下, Mosaic方法是目前国际上广泛运用于模式中计算地表通量的方法.大量的研究表明, 下垫面的非均匀分布会引发局地环流, 非均匀分布的空间尺度较大时, 所引起的环流甚至可以达到海陆风的强度.这种环流的存在直接影响到次网格地表通量的计算.次网格地表非均匀分布, 尤其是大尺度模式中的次网格非均匀分布, 必将影响地表通量的计算.本文针对次网格地表非均匀问题, 设计了高分辨率的Mosaic试验和非均匀试验, 开展了不同背景风情况下的一系列数值试验, 以探讨这种影响的程度.结果表明, 在土壤湿度空间分布不均匀的情况下, 运用Mosaic方法计算得到的地表潜热通量偏小, 背景风较小的时候偏差较大, 背景风增强时偏差减小.     

宁波一次典型夏季海陆风过程观测分析和数值模拟

根据我国宁波台塑项目环境评估期间使用系留气艇对一次典型海陆风过程进行时间加密探测所获得的资料,分析了弱盛行风影响下海陆风环流的时空变化规律,并用分辨率为5 km的WRF模式模拟了此次海陆风过程。观测结果表明,在成熟海风期间的高空存在明显的返回气流,所观测到的海风环流相当完整;陆风过程伴有下沉逆温层出现。数值模拟结果表明,海陆风的开始时间、持续时间与实测基本一致,海风期间的返回气流也清晰可见。     

粤东沿海冬季海陆风过程的观测和数值研究

利用各种气象观测资料,研究了2010年1月28日和1月30日发生在粤东地区的两次海陆风生消的演变特征和环流背景,并通过数值模拟揭示了海陆风环流的结构特征。主要结论有:(1)两次海陆风出现时,粤东分别位于冷高压底部和入海高压后部,境内为均压场,后期随着冷高压南压或低压倒槽东移,粤东转受偏北风或偏南风控制,海陆风特点消失;(2)陆1风环流盛行时高空存在返回气流,没有贴地逆温,但在风向切变区域有逆温出现,海风环流高空无明显返回气流,无逆温出现;(3)高分辨率的模拟结果揭示,处于高压后部的海风环流在持续时间、垂直厚度和水平范围上都比高压底部的海风环流强。     

惠来县海陆风环流地面气候特征分析

利用惠来国家基本站连续5年地面风观测资料,对惠来县海陆风环流的季节分布、持续时间、风速风向等地面气候特征进行分析,结果表明:该地区四季都有海陆风环流出现,夏季出现频率最高,海风平均持续时间为9.6 h;海风年均风速明显大于陆风,海风发展最强盛时刻出现在15:00前后;秋、冬两季陆风以顺时针方向向海风转变,春、夏季则反之。     

三维非静力中─β尺度动力学预报模式的应用 Ⅱ:海陆风的数值模拟

本文利用已建立的三维非静力中－β尺度动力学预报模式［1］，以1993年9月3日为实例，模拟研究深圳大鹏湾海岸地区地形的动力和热力效应形成的海陆风环流特征。模拟结果与实测资料合理的一致，并且表明：起伏地形对垂直流场及低层风场影响较大；不规则海岸线对地面流场的走向有显著影响；海角的辐散（或辐合）较强；地面温度波的振幅直接影响到海陆风环流的强度；海陆风转换期间，风速较小风向多变。     

Available potential energy of the daily coastal circulation at Zadar (Croatia)

Summary The aim of this study is the evaluation of the sea breeze speed on the basis of its energy. Energetics of the sea breeze can be studied by means of the available potential energy (APE). Part of this energy is transformed into the kinetic energy of the sea breeze. Some similarity exists between the large scale processes of the circulation and the small coastal air circulation due to the fact that both circulations are triggered by the same physics, i.e., solenoidal activity of the baroclinic atmosphere. To evaluate the sea breeze speed, APE was calculated by use of the Lorenz’s equation (1955), and which is possible if the coastal circulation is considered to be a closed system in a hydrostatic equilibrium. For calculations and verifications hourly sea-surface temperatures, near-ground air temperatures and wind speed measurements, as well as the radio-sounding measurements at 12 UTC were used at the Zadar station (ϕ = 44° 08′ N, λ = 15° 13′ E), which is situated in the central part of the eastern Adriatic coast. Two days with an undisturbed sea breeze circulation were extracted using the methods for minimizing other atmospheric influences. Calculated hourly near ground sea breeze speeds obtained in this way were higher than the measured ones. With the assumption that some of the APE is transformed into the kinetic energy it is possible to obtain characteristic speed of the developed sea breeze with small discrepancies to the near-ground measurements. If 6.6% of the mean daily near ground APE was taken to be transformed to the mean daily kinetic sea breeze energy on the 29th and 4.2% on the 30th September 2002, the best agreement was obtained with the mean daily measured near ground sea breeze speed. This range of values can be attributed to inability to extract precise values for the lapse-rate needed in the APE sea breeze calculations. Results show similarities to the general circulation of the atmosphere, since about 10% of the APE is transformed to the kinetic energy of the sea breeze. On the other hand calculated wind speed at the lower branch of the borderline coastal circulation was not dependent on the integral value of the APE over the land, but on its value at the near-ground level.     

多云天气下海南岛海风环流结构的数值模拟

利用WRF-Noah耦合中尺度模式对海南岛2012年7月5日的多云海风个例进行三维高分辨率数值模拟,重点分析多云天气条件下复杂地形区域的海风环流结构及其演变特征。通过观测资料与模拟结果的对比发现,WRF模式能够合理地模拟出岛屿四周的海风演变特征。与少云海风日相似,多云海风日中全岛海风于12时开始形成,15时海风发展最为强盛,影响范围最广,18时全岛海风的辐合程度最强,海风辐合区是主要的潜在降水区域。对比山区与平坦地区的海风环流发现,山区海风环流强盛期为13—18时,而平坦地区海风环流强盛期为15—18时。复杂的山地对海风环流结构有直接和间接的影响:一方面在山地地形动力阻挡和抬升作用下,海风环流变得更加清晰完整,间接延长了海风环流的维持时间;另一方面局地地形热力作用形成的谷风环流与海风几乎同时产生和消亡,两者汇合后,谷风的瞬间加强会引起海风锋锋消,瞬间减弱会引起海风锋锋生;两者同相叠加会使得海风环流结构更加完整。相比之下,平坦地区的海风受到的地形动力和热力作用小,海风水平分布比较规则,海风环流垂直结构的变化主要取决于不同方向海风之间的相互作用。     

海岸地区TIBL廓线与局地海风环流的数值试验

对三次ＥｌＮｉｎｏ发生前后的ＥＣＭＷＦ资料用滤波方法（带通,低通）进行分析,得到的结果清楚地表明,在ＥｌＮｉｎｏ发生前热带季节内振荡较强,而伴随ＥｌＮｉｎｏ发生,季节内振荡明显减弱,这种能量变化最明显的地区是赤道东太平洋地区;对于周期在９０天以上的热带准定常波,伴随ＥｌＮｉｎｏ的发生其能量明显增加,这种增加反映最显著的区域是从大西洋往西一直到西太平洋。对中纬度（２５－３５°Ｎ）及中高纬度（４０－５０°Ｎ）地区的准定常波能量分析表明,中纬度地区的准定常波能量比低纬大,准定常波能量变化在中纬度（２５－３５°Ｎ）表现出与低纬能量变化一致的情形,即伴随着ＥｌＮｉｎｏ的发生,准定常波能量增加;中高纬度（４０－５０°Ｎ）只在亚洲大陆（１００－１７０°Ｅ）表现出与热带一致的能量变化。结果还显示,热带季节内振荡在低层的东传对赤道西风异常及对ＥｌＮｉｎｏ的发生、发展起着很重要的作用。     

边界层参数化对海南岛海风环流结构模拟的影响

利用WRF V3.7详细分析了应用8种边界层参数化方案（YSU、MYNN2.5、MYNN3、ACM2、BouLac、UW、SH、GBM）所模拟的2014年5月25日海南岛海风环流结构的差异,其中YSU、ACM2和SH为非局地闭合方案,MYNN2.5、MYNN3、BouLac、UW和GBM为局地闭合方案。结果表明:对于海风环流水平结构的模拟,15时,YSU、ACM2、BouLac、UW和SH模拟的北部海风较强,SH和GBM的内陆风速偏大。温度与海风发展强度相对应,MYNN2.5与MYNN3模拟的岛屿温度偏低,海陆温差小,海风相对较弱。对于海风环流垂直结构的模拟,09时海风开始,但强度较小,且存在残余陆风,向内陆传播距离较短,YSU、MYNN2.5和SH方案的海风相对较强。12时,海风已呈现出较为清晰的环流结构,YSU和ACM2的海风厚度及向内陆传播距离相对强于其它方案,MYNN3的环流结构则不太明显,且向内陆推进距离短,海风相对较弱。15时,海风发展强盛,MYNN2.5和MYNN3方案模拟的海风垂直强度较小,ACM2方案的海风垂直环流特征最为明显。18时,海风的强度和扰动均有所减弱,ACM2、BouLac和UW的整体海风相对强于其它方案。21时海风已基本转为陆风,BouLac与UW的陆风环流结构最为清晰。位温、水汽及海风垂直环流强度的发展变化与海风的演变过程基本一致。造成ACM2模拟海风偏强的原因是其边界层垂直混合偏强,形成了足够的湍流混合强度所致。对于边界层高度的模拟,ACM2的边界层顶最高,这与此方案所模拟的海风强度偏大相吻合,其它方案的边界层高度与海风强度并不完全一致。      

多云天气下海南岛地形对局地海风环流结构影响的数值模拟

采用WRF中尺度天气预报模式,针对海南岛多云天气条件下的一次典型海风个例,对局地海风环流结构进行数值模拟,分析海风环流的演变特征,并通过设计改变海南岛地形的敏感性试验,探究地形对海南岛局地海风环流结构以及云水分布的影响。结果表明:海岛西部陡峭的山区造成海风强迫抬升,偏南背景风使得海岛北部高空回流明显,海岛西部、北部的海风结构较为完整;地形高度越高,海岛南部山区的阻挡作用越强,西部地区的海风高空回流特征越显著,西部、西北部云水混合比的位置也越深入内陆;受南海季风的影响,与晴空天气相比,多云天气下海风强盛期全岛的最大风速稍大,海风在垂直方向上达到的高度更高;移平地形后,多云天气下全岛风速平均仅减少2~3 m·s^-1,而晴空天气下全岛风速则大大减弱,即多云天气下海风环流水平结构受地形的影响比晴空天气下弱。     

地形辐射效应参数化对海南岛海风环流结构和云水分布模拟的影响

采用非静力中尺度模式WRF研究地形辐射效应参数化对海南岛2012年7月5日多云天气条件下的海风环流结构和云水分布模拟的影响, 并分析了差异产生的可能原因。地形辐射效应是考虑坡地辐射强迫后, 辐射与大气中的各种气体、云以及非均匀下垫面间相互反馈的累积效应。其中地形辐射效应参数化的使用使得温度的模拟更接近实际, 对水汽的模拟也有一定改进能力, 对风速、风向的改进效果不明显。考虑地形辐射效应后, 海风的发生发展演变过程及风场的水平分布无显著变化, 但局地海风以及海风对流云的位置和强度有较明显的改变。山区四周的海风环流结构和对流云的变化与坡地辐射强迫直接相关, 考虑地形辐射效应后, 山坡向阳面的海风有所增强, 背阳面的海风减弱; 向阳坡谷风减弱, 背阳坡谷风增强; 同时紧临海岸的山坡对海风的影响与岛上山坡对谷风的作用类似。平坦地区的海风环流和海风对流云总体上有所减弱, 其变化原因比较复杂。各向海风的强度变化最终会改变海风辐合线的分布, 使海风潜在降水区域发生变化。      

Observations of sea breeze events in Rome and the surrounding area by a network of Doppler sodars

In the period June–July 1992, four Doppler sodars were operated simultaneously in Rome and the surrounding area. The data have been used to investigate the contributions from sea breeze events to the local low-level circulation. Three days in which synoptic-scale pressure gradients were weak have been selected. A number of characteristics of the sea breeze are examined including the onset and cessation of the phenomenon, the behavior of the wind speed, and the depth of the density flow. The time propagation of the events and the influence of orography are obtained from a comparison between the data at different sites. The low-level circulation in the early morning is associated with the land breeze and appears to be enhanced by a mountain wind from the surrounding hills. The observed behavior of the vertical velocity field associated with the sea breeze is consistent with model predictions.     

一次冷锋过境后的海风三维结构数值模拟

为研究大尺度系统风对海风的影响以及海风三维结构特征,利用山东省123个地面自动站资料、青岛地区三十多个内陆及沿海、海岛观测站以及奥帆赛场3个浮标站资料,对2006年8月21日青岛一次海风个例进行了分析,并利用美国俄克拉荷马大学风暴分析预测中心开发的ARPS(the Advanced Regional Prediction System)模式,对海风过程进行了数值模拟研究。结果发现:在较强的离岸风背景下,当内陆气温高于海面气温2℃左右时,海风也可以发生。海风首先在海岸线附近的海上开始,发展的同时向内陆及远海地区推进。海风低层环流很浅,主要位于500 m以下。在较强的偏北离岸风下,海风向内陆推进的距离很短。偏北的大尺度系统风由于渤海冷下垫面的影响,不利于青岛海风的维持。海风开始时,在1500～2500 m高度处同时有反环流出现,但直到傍晚前后,海风的垂直环流圈才发展得比较清晰,其高度也更接近地面。海风消亡后,高层的垂直环流圈及反环流维持3 h左右才逐渐消亡。     

东西向海岸线对局地性降水的作用

利用中尺度地面观测资料，以广东省阳江—电白之间沿岸近似东西向的海岸线为例分析了东西向海岸线对局地性降水的作用。结果发现：夏季，在梯度风较弱的背景下，这一带沿海的海陆风环流非常显著，在海忙风环流更替的后半夜—早晨和午后—傍晚期间，海风锋随着更替的局地性环流移经上述两地区沿岸，在其它条件的配合下可造成局地性降水天气。     

2013年宁波地区一次海风锋对雷暴过程影响分析及数值模拟

利用浙江省常规气象站观测资料、地面自动站加密资料、新一代多普勒天气雷达资料、NCEP GFS分析资料以及WRF中尺度模式,对2013年7月29日发生在宁波市地区的一个局地强雷暴天气过程进行了诊断分析和数值模拟。通过对天气环流和数值模拟结果的分析发现：本次强雷暴过程发生在较稳定的大气背景下,主要影响系统是中尺度辐合线海风锋;多普勒雷达出现弱窄带回波时,对应中尺度辐合线海风锋;海风锋向内陆推进时,对应站点温度降低、湿度增大。WRF模式能较好地模拟出此次雷暴过程以及宁波地区低层海风锋环流,高空回流随时间和空间的演变特征;海风锋的锋生造成的地转强迫促使次级环流加强,在东西风辐合线西侧有垂直上升运动出现;通过与敏感试验的对比可知,海陆热力差异是影响雷暴降水强度、海风锋水平垂直环流的重要因素。