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相似文献
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1.
刘小红  洪钟祥 《大气科学》1995,19(3):347-358
本文将Sull提出的均匀网格下的过渡湍流理论推广到非均匀网格情形,推广的非均匀网格的过渡湍流理论满足Stull提出的对过渡矩阵系数的要求并具有清晰的物理意义。然后,将非均匀网络的过滤湍流理论应用于一维大气边界层数值模式中,对Wangara资料进行了模拟,并与均匀网格情形进行了对比。  相似文献   

2.
大气边界层的研究——从均匀到非均匀   总被引:1,自引:0,他引:1  
主要从理论、试验角度对大气边界层的研究进行了简要的回顾,尤其对近年来倍受关注的非均匀地表条件下的边界层研究进行了较详细的介绍,并对大气边界层的研究进行了展望。20世纪50年代,Monin和Obukhov提出的Monin-Obukhov相似理论,为现代大气边界层物理学奠定了基础。之后进行的多次大型综合性外场试验,不仅揭示和发现了大气边界层中的许多现象和规律,也验证和发展了Monin-Obukhov相似理论。80年代以后,非均匀地表条件下的大气边界层研究越来越受到关注,一些新的现象被揭示,新的问题被提出,同时也提出了一些新的概念和研究方法。未来10 a,除大气湍流机理等需长期坚持研究外,还应进一步开展非均匀复杂下垫面边界层研究、城市边界层研究和局地边界层气象预报研究。  相似文献   

3.
总结了水平非均匀下垫面的大气边界层研究,指出干旱区的绿洲具有明显的“冷湿岛效应”,并可形成边缘逆湿和区域环流,而植被和水域的分布则显著改变了大气边界层结构.阐述了复杂地形下垫面对局地风场和小尺度环流产生的影响、城市热岛效应的产生及特点和城市中绿地和水体的微气候效应.比较分析了不同陆面参数化方案以及边界层气候模式,提出未来在热力与动力非均匀的结合、湿地下垫面的数值模拟、城市复杂下垫面参数化以及气候模式的耦合等方面尚需进行深入的研究.  相似文献   

4.
非均匀下垫面大气边界层的数值模拟   总被引:13,自引:6,他引:13  
桑建国  吴熠丹 《高原气象》1992,1(4):400-410
  相似文献   

5.
复杂下垫面模拟域大气边界层非局地闭合模拟研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
在非局地闭合大气边界层模拟研究基础上,选取黑河实验研究资料(HEIFE),利用二维模式对绿洲和沙漠交界地区的内边界层结构进行了模拟研究,模式考虑了两种下垫面条件下动力、热力特性的不同,并加入了湿度及水汽通量的预报。模拟结果表明:二维非局地闭合模式能得到合理的TIBL结构的基本特征,包括平均场、湍流场等,并能模拟给出一些由下垫面特性形成的大气现象,如沙漠地区逆湿现象的生消过程、绿洲的冷岛效应、绿洲与沙漠因热力差异而形成的局部环流形势等细致结构,符合沙漠站白天观测事实的典型特征。  相似文献   

6.
大气边界层湍流的混沌特性   总被引:4,自引:1,他引:4  
  相似文献   

7.
试探大气边界层湍流运动的若干问题   总被引:2,自引:0,他引:2  
张强  胡隐樵 《高原气象》1996,15(2):243-249
对湍流运动的几个基本理论问题作了一定程度的探讨,并根据湍流动能方程分析了大气边界层湍流产生和发展的能量机制,以此为判据推导了滴运动的凡主范围和物理含意较为清楚的混合长表达式。  相似文献   

8.
大气边界层气象学研究综述   总被引:9,自引:2,他引:9  
张强 《干旱气象》2003,21(3):74-78
文中回顾了大气边界层气象学的发展历史,总结了目前大气边界层气象学的主要进展,并指出国内外在未来大气边界层气象学研究方面面临的一些主要科学问题,以及对未来大气边界层气象学的发展方向提出若干建议,同时还指出了大气边界层气象学在思想上和方法上应该注意的一些相关问题。  相似文献   

9.
大气边界层湍流标量场的概率分布及其特征分析   总被引:2,自引:0,他引:2  
全利红  胡非  程雪玲 《气象学报》2007,65(1):105-112
利用2004年11月在白洋淀地区和2005年1月在中国科学院大气物理研究所北京325 m气象塔的47 m高度由超声风温仪和水汽二氧化碳分析仪观测的湍流脉动资料,分析了大气边界层不同下垫面湍流标量场(温度、水汽和二氧化碳)的概率分布及其特征.标量场的概率分布通常不同于高斯分布,而且还会产生偏斜,可以用指数分布描述.因此,标量的偏斜度通常不为0,陡峭度也往往比3大.非0偏斜度的出现可能是由湍流时间序列中的相干结构和间歇性部分造成的.其中,相干结构的存在使概率分布偏斜,但是,它们对偏斜度的贡献相对较小,而与概率分布的长尾现象有关的间歇性则会使偏斜度大大增加.温度、水汽和二氧化碳的平均偏斜度和陡峭度反应了标量场与稳定度、下垫面、天气条件、源汇等因素之间的关系.在不同下垫面,温度和感热通量的偏斜度随稳定度变化比较一致;水汽通量的偏斜度在稳定和不稳定条件下都为正,而水汽本身在不稳定条件下可能出现负的偏斜度;二氧化碳和二氧化碳通量的偏斜度受下垫面影响很大,在不同下垫面,偏斜度与稳定度之间的关系并不一致;而3个标量的陡峭度随稳定度的变化不显著,它们与相应的偏斜度之间存在平方关系.  相似文献   

10.
该文在大气边界层多尺度湍流理论和湍流穿越理论的基础上,建立了大气边界层感热通量的非局地多尺度湍流计算方法,并选用1998年5~8月份第二次青藏高原大气科学试验(TIPEX)的大气边界层综合观测基地昌都站观测资料,分别用感热通量的非局地多尺度湍流计算方法和经典相似理论计算感热通量。对计算结果的对比分析表明,用感热通量的非局地多尺度湍流计算方法能计算出感热通量的逆梯度输送,也能计算出青藏高原近中性层结条件下明显的感热通量。此外,多尺度湍流理论还有待进一步发展完善,提高感热通量的计算精度。  相似文献   

11.
大气边界层和大气环境研究进展   总被引:35,自引:9,他引:35       下载免费PDF全文
胡非  洪钟祥  雷孝恩 《大气科学》2003,27(4):712-728
大气边界层物理和大气环境是大气科学的重要领域,中国科学院大气物理研究所自成立以来在这一研究领域取导了丰硕的成果.作者重点介绍最近十多年来在大气边界层探测、大气边界层结构特征、大气湍流理论、城市和区域大气污染预测预报模式研究等方面取得的重要进展,并对大气边界层和大气环境研究的未来发展作了展望.  相似文献   

12.
大气边界层风速脉动的分形模拟   总被引:3,自引:4,他引:3  
应用曲线分数维计算方法计算大气边界层实际风速观测资料的分数维值,并根据分形理论构造出一个理论模型来模拟真实的大气边界层风速时间序列。将模拟和真实数据的一些重要的统计特征,例如方差、风速概率分布、谱密度函数和自相关函数等,进行了比较,结果表明二者具有很好的一致性。  相似文献   

13.
大气边界层湍流涡旋结构的小波分解   总被引:19,自引:2,他引:17  
利用离散正交小波在若干物理判别准则下对边界层湍流脉动信号进行去噪和多尺度分解,从而有效地区分出均匀各向同性小涡成份和大尺度含能涡旋成份。能谱分析发现,小涡的谱动力学行为具有非常好的标度不变性,标度关系满足Kolmogorov的“-5/3”律。    相似文献   

14.
陈燕  张宁 《应用气象学报》2019,30(2):177-190
为了研究风阵性特征,尤其是在受台风影响时湍流特征对安全开发利用风能资源的影响,利用江苏沿海5座测风塔2009年6月—2012年11月的梯度风观测数据,分析了近地层风阵性基本特征,并筛选了7个对江苏产生较大影响的台风,包括罕见的正面登陆台风达维(1210),分析台风影响下风阵性特征。研究发现:江苏沿海地区低层的风脉动性比高层强,10 m高度的年平均阵风系数和湍流强度分别为1.50和0.20;海陆分布明显影响风阵性,离岸风的湍流强度明显大于向岸风;当风速等级小于6级时,风阵性随风速增大而一致性减小,之后则稳定少变;在台风中心附近,受风速、风向快速多变的影响,湍流强度和阵风系数均远大于台风外围和没有台风影响的情况,湍流强度和阵风系数在30~50 m高度之间增加,在6~7级风时出现风阵性的局部峰值区。  相似文献   

15.
大气边界层物理与大气环境过程研究进展   总被引:3,自引:2,他引:1  
张美根  胡非  邹捍 《大气科学》2008,32(4):923-934
总结了近5年来中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室(LAPC)在第二代超声风速温度仪研制、城市边界层研究、复杂地形大气边界层探测与数值模拟、湍流机理研究、大气污染模式发展与应用等领域的主要进展,其中,第二代超声风速温度仪的野外对比测试结果表明其主要性能完全达到了国际先进水平;北京城市化发展使得北京325 m气象塔周边近地面流场已经具备了典型城市粗糙下垫面的流场特征,近地面夏季平均风速呈现非常明显的逐年递减趋势;北京沙尘暴大风时期湍流运动主要是小尺度湍涡运动,而大风的概率分布偏离高斯分布,风速较大的一侧概率分布呈指数迅速衰减,大风中风速很大的部分具有分形特征;珠穆朗玛峰北坡地区两次综合强化探测实验是迄今为止在青藏高原大型山地中实施的针对山地环流和物质/能量交换最为全面和连续的大气过程探测实验;白洋淀地区的观测研究表明,非均匀边界层具有一般边界层不具备的特点,无论是边界层结构还是湍流输送方面,水、陆边界层之间存在一定的差异,凸显其地表非均匀性的作用;为了解决不同尺度、不同类型的大气污染问题和实际应用,研制或发展完善了多套大气污染模式系统,包括全球大气化学模式、区域大气污染数值模式、城市大气污染数值模式和微小尺度(如街区尺度)范围内污染物输送扩散模式。  相似文献   

16.
One-dimensional turbulence (ODT) is a single-column simulation in which vertical motions are represented by an unsteady advective process, rather than their customary representation by a diffusive process. No space or time averaging of mesh-resolved motions is invoked. Molecular-transport scales can be resolved in ODT simulations of laboratory-scale flows, but this resolution of these scales is prohibitively expensive in ODT simulations of the atmospheric boundary layer (ABL), except possibly in small subregions of a non-uniform mesh.Here, two methods for ODT simulation of the ABL on uniform meshes are described and applied to the GABLS (GEWEX Atmospheric Boundary Layer Study; GEWEX is the Global Energy and Water Cycle Experiment) stable boundary-layer intercomparison case. One method involves resolution of the roughness scale using a fixed eddy viscosity to represent subgrid motions. The other method, which is implemented at lower spatial resolution, involves a variable eddy viscosity determined by the local mesh-resolved flow, as in multi-dimensional large-eddy simulation (LES). When run at typical LES resolution, it reproduces some of the key high-resolution results, but its fidelity is lower in some important respects. It is concluded that a more elaborate empirically based representation of the subgrid physics, closely analogous to closures currently employed in LES of the ABL, might improve its performance substantially, yielding a cost-effective ABL simulation tool. Prospects for further application of ODT to the ABL, including possible use of ODT as a near-surface subgrid closure framework for general circulation modeling, are assessed.  相似文献   

17.
一个中尺度模式中高分辨边界层的参数化   总被引:3,自引:0,他引:3  
建立一个高分辨大气边界层模式。然后,把该模式与一个中尺度数值预报模式进行耦合并把模式计算结果与实测结果进行了对比。结果表明,该耦合模式能够模拟出大气边界层的流场、温度场和气压场的特征。  相似文献   

18.
A new algebraic turbulent length scale model is developed, based on previous one-equation turbulence modelling experience in atmospheric flow and dispersion calculations. The model is applied to the neutral Ekman layer, as well as to fully-developed pipe and channel flows. For the pipe and channel flows examined the present model results can be considered as nearly equivalent to the results obtained using the standard k– model. For the neutral Ekman layer, the model predicts satisfactorily the near-neutral Cabauw friction velocities and a dependence of the drag coefficient versus Rossby number very close to that derived from published (G. N. Coleman) direct numerical simulations. The model underestimates the Cabauw cross-isobaric angles, but to a less degree than the cross-isobar angle versus Rossby dependence derived from the Coleman simulation. Finally, for the Cabauw data, with a geostrophic wind magnitude of 10 ms–1, the model predicts an eddy diffusivity distribution in good agreement with semi-empirical distributions used in current operational practice.  相似文献   

19.
The present work analyzes the effect of aerosols on the evolution of the atmospheric boundary layer (ABL) over Shangdianzi in Beijing.A one-dimensional ABL model and a radiative transfer scheme are incorporated to develop the structure of the ABL.The diurnal variation of the atmospheric radiative budget,atmospheric heating rate,sensible and latent heat fluxes,surface and the 2 m air temperatures as well as the ABL height,and its perturbations due to the aerosols with different single-scattering albedo (SSA) are studied by comparing the aerosol-laden atmosphere to the clean atmosphere.The results show that the absorbing aerosols cause less reduction in surface evaporation relative to that by scatting aerosols,and both surface temperature and 2 m temperature decrease from the clean atmosphere to the aerosol-laden atmosphere.The greater the aerosol absorption,the more stable the surface layer.After 12:00 am,the 2 m temperature increases for strong absorption aerosols.In the meantime,there is a slight decrease in the 2 m temperature for purely scattering aerosols due to radiative cooling.The purely scattering aerosols decrease the ABL temperature and enhance the capping inversion,further reducing the ABL height.  相似文献   

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