近地面层风切变特征分析

根据自动观测系统资料,通过分析呼和浩特白塔机场2003—2004年4次低空风切变过程,发现该机场产生低空风切变与地面有强冷锋及锋面气旋过境等天气系统有关。另外,资料分析还显示出现低空风切变时,同一方向上2分钟内最大与最小风速差值均达14m.s-1以上;不同方向上2分钟或10分钟的平均风速相差7m.s-1以上,出现风向变化的频率、幅度均比较大。     

论塔层风 、温廓线

本文改进了Zilitinkevich的工作,得到在塔层内动力学上合理的风廓线.并近似推求了不稳定层结下边界层高度h的表达式,使风、温廓线能用于不同层结.由近地层理论从近地层风、温求出通量后,即可推求塔层风、温分布.325m气象塔资料证明这一廓线达到一定的精度.     

基于高塔观测的登陆台风边界层风切变指数拟合

利用深圳气象梯度观测塔观测数据, 以2017年以来进入深圳150 km范围的7个台风个例为研究对象, 基于幂指数律拟合讨论台风边界层风切变指数的变化规律。结果表明:幂指数能较好地拟合台风影响下350 m高度以下风廓线, 随着拟合高度范围增加, 风切变指数增大, 拟合精度基本维持;用深圳气象梯度观测塔等差层数据拟合台风风速效果好于全层次数据和等比层数据拟合;7个台风影响期间拟合风切变指数平均值为0.268, 明显高于以往研究(0.1~0.177), 主要原因是拟合的高度范围较以往研究明显增大, 此外还与强风样本较少以及下垫面更粗糙有关。利用幂函数拟合台风不同风速段最大风切变指数, 可在台风过程中预估不同高度极端大风风险。研究还表明:台风眼经过铁塔前后风切变指数明显升高, 在抗风设计以及台风防御过程中应充分考虑这一变化。     

天津气象塔风温梯度观测资料的统计特征

利用天津气象塔风温梯度观测资料对其统计特征及平均风温廓线的日变化规律进行了分析，特别是分析了稳定层结的风温廓线特征，还给出了几种典型天气的低层大气结构的个例分析。     

塔层风廓线与湍流通量关系的理论与实验研究(一)

本文根据大气边界层与湍流力学理论,研究得到了塔层无量纲风梯度与湍流动量通量在中性及不稳定大气层结中均能满足的理论关系——“塔层KEYPS方程”;并将其数值计算结果与实测数据作了对比,验证结果表明:该关系式和实际情况的吻合程度相当好,因而具有一定的实用价值。     

利用风速表资料分析新郑机场低空风切变

利用郑州新郑机场跑道两端自动观测系统风速表资料,分析了机场跑道升降区域的低空风切变,结果表明:发生低空风切变时,地面2分钟最大和最小风速差值在15 m/s以上;发生低空风切变前1~2 h,风向变化频率明显增加。     

利用风速表资料分析新郑机场低空风切变

利用郑州新郑机场跑道两端自动观测系统风速表资料,分析了机场跑道升降区域的低空风切变,结果表明发生低空风切变时,地面2分钟最大和最小风速差值在15m/s以上;发生低空风切变前1～2h,风向变化频率明显增加.     

风切变对飞行的影响及其分析

对飞行期间避开已知的风切变及遭遇到低空风切变时飞机不同的响应入手,分析了风切变的产生及对其观测和预报的可行性.     

彭州边界层铁塔风梯度特征研究

利用2018年10月~2020年12月彭州边界层铁塔的风速风向观测资料,分析了彭州地区近地面各季节平均风速日变化、盛行风向及污染系数特征,在此基础上,选取彭州大风天气个例,对按月分类法和风速区间法的反演结果进行了有效性验证。结果表明：除夏季10m高度盛行西风以外,其余三季各高度均盛行东北风,秋冬两季各高度东北风出现频率大于春夏两季,每个季节随着高度增加,东北风出现频率均逐渐增大,对应平均风速均逐渐增大。春夏季10m高度的最大污染系数在偏西方向,其他各高度最大污染系数均在东北方向,各层高度最小污染系数多在东南或偏南方向;秋冬季各高度污染系数均大于春夏季,最大均为东北方向,10~20m最小污染系数多在偏南或偏东南方向,60~90m最小污染系数为偏西北方向;彭州铁塔偏西和东北方向不宜布设污染源。两种风速反演方法均能对近地面风速进行较为有效的反演,风速区间法在大风区间的反演效果优于按月分类法。     

湖北省近地层风切变特征

为准确掌握湖北省平原湖区近地层风切变特征,利用27座离地高度为120～150m测风塔各1年的逐时测风数据,研究了70～120m间风切变的时空变化特征。结果表明:(1)风切变指数具有明显的季节、日变化特征,普遍在秋冬季最小、夏季较大,夜间大、白天小;(2)位于平原湖区和山区的测风塔在70～120m间的年平均风切变指数分别为0.27和0.12。各塔风切变指数从70m至150m逐渐减小;(3)6座典型测风塔70～120m风切变指数在较稳定状态下的频率最高,为59%～75%;在不稳定条件下的频率最低,均不超过5%;(4)当70m风速在3.0m/s以下、3.0～10.0m/s及10.0m/s以上3个区段时,风切变指数由小变大,在3.0～10.0m/s风速段与年平均风切变指数最接近,10.0m/s以上风切变指数离散性最强;(5)分别推算出实测和数值模拟的风切变指数,中部平原地区实测值明显高于模拟值,总体偏差范围是-0.06～0.14。该结论可用于近地层低风速地区不同高度的风速推算或订正,以提高这类地区风能资源评价、开发规划、风电场选址的科学性以及风电功率预测的准确性。     

Roll Vortices in the Boundary Layer Caused by a Concave Wind Profile: A Theoretical Study

The present study solves a two-layer atmospheric wave equation model with a lower atmosphere concave wind profile and cold-air outbreak over sea, while simultaneously proving that such a wind shear may cause neutral boundary layer roll vortices in the presence of disturbing sources upstream. Without thermal effects, the wind shear-induced waves have band structures at the top of the boundary layer that are similar to cloud street patterns observed over sea. This study proves that dynamic and thermal effects can act independently to initiate the roll vortices in the lower atmosphere. At the same time, a quantitative comparison shows that dynamic effects play a large role in the formation of roll vortices in the initial stage of cold-air outbreak and will be surpassed by thermal effects soon after surface heating commences.     

乌鲁木齐国际机场风切变颠簸天气个例分析

利用常规天气资料、风廓线雷达探测资料、自动站资料、NCEP再分析资料及数值模拟资料,对乌鲁木齐2010年12月2-3日对飞行安全有较大影响的风切变颠簸天气进行了多角度分析。结果表明,局地性东南风层的形成和下传造成的水平方向上非东南风与东南风的切变、锋区南压过程中在北疆沿天山一带低空诱发的小范围风场扰动对东南风层短暂破坏而引起的水平和垂直方向上风向风速的迅即变化,是造成机场附近风切变颠簸的原因。中尺度数值预报模式（WRF）对此次风切变天气有较好的模拟能力,有助于在探测资料有限的情况下了解风切变的细微结构及其演变。     

Dynamic Impact of the Vertical Shear of Gradient Wind on the Tropical Cyclone Boundary Layer Wind Field

This work studies the impact of the vertical shear of gradient wind （VSGW） in the free atmosphere on the tropical cyclone boundary layer （TCBL）. A new TCBL model is established, which relies on five- force balance including the pressure gradient force, Coriolis force, centrifugal force, turbulent friction, and inertial deviation force. This model is then employed to idealize tropical cyclones （TCs） produced by DeMaria＇s model, under different VSGW conditions （non-VSGW, positive VSGW, negative VSGW, and VSGW increase/decrease along the radial direction）. The results show that the free-atmosphere VSGW is particularly important to the intensity of TC. For negative VSGW, the total horizontal velocity in the TCBL is somewhat suppressed. However, with the maximum radial inflow displaced upward and outward, the radial velocity notably intensifies. Consequently, the convergence is enhanced throughout the TCBL, giving rise to a stronger vertical pumping at the TCBL top. In contrast, for positive VSGW, the radial inflow is significantly suppressed, even with divergent outflow in the middle-upper TCBL. For varying VSGW along the radial direction, the results indicate that the sign and value of VSGW is more important than its radial distribution, and the negative VSGW induces stronger convergence and Ekman pumping in the TCBL. which favors the formation and intensification of TC.     

成都双流机场“7.9”低空风切变天气过程分析

利用多普勒雷达对2010年7月9日发生在成都双流机场的两次低空风切变飞行事件进行分析,这两次低空风切变过程是由中尺度对流系统（MCS）产生的阵风锋和下沉气流造成的。利用实时的多普勒气象雷达和地面自动观测数据,确定阵风锋的传播方向和速度,估计阵风锋引起的风切变发生的时段和位置;多普勒反射率因子的形态及多普勒速度图像能有效判断下沉气流的区域,对下沉气流造成的风切变有很好的指示和预警作用。     

基于测风塔实测台风威马逊登陆过程的强风特性分析

利用广东省徐闻县西连镇90 m测风塔在1409号超强台风威马逊登陆期间获取的具备完整的台风代表性的观测数据以及处于台风外围的广东省茂名市博贺镇100 m测风塔的观测数据,对台风威马逊的近地层强风特性进行了分析,西连测风塔结果表明:风速时程曲线呈明显的"M"型分布特征,台风中心经过测风塔前后,风向沿逆时针方向大幅偏转约170°。风速随高度增加而增大,风速廓线较好地符合对数和幂指数律;台风过境前后,各强风区的风速廓线幂指数和粗糙长度呈先减小后增大的特点;粗糙陆地下垫面的风速廓线幂指数和粗糙长度较大。湍流强度和阵风系数在前外围强风区或后外围强风区较大,在前眼壁强风区或后眼壁强风区较小,湍流强度和阵风系数随高度增加而减小,基本符合指数为负值的幂指数律;粗糙下垫面对湍流强度和阵风系数有增大的作用。外围强风区和眼壁强风区的10 min风向变率变化较为平稳,而在眼区变动较为剧烈,在眼区,当风速达到最低值或次低值时,10 min风向变率幅值达到最大值。博贺测风塔结果表明其总体上与西连测风塔台风前外围和前眼壁强风区的情形相似。     

一次弱垂直风切变环境条件下短时大暴雨的研究

利用雷达回波、探空、区域自动站降水资料,对2016年8月22日发生在甘肃省甘南州碌曲县的局地大暴雨天气过程进行分析。结果表明:这是一次在弱垂直风切变环境条件下发生在两个592 dagpm副热带高压之间切变区的短时大暴雨,地面冷锋、露点锋以及地形抬升共同触发了对流;前期的逆温层结和高温高湿状态的空气对大暴雨发生有很重要的指示意义;大暴雨发生时有强烈的上升运动和明显的的水汽输送;新单体与旧单体的合并指示强降水的开始,降水主要集中在回波开始合并增强到趋于减弱的近2 h内,垂直积分液态水含量大于1.00 kg/m~2的时段每10min降水量基本在10 mm以上。