圆形涡旋大气中的横波不稳定

讨论涡旋大气中,存在沿切向基流传播的横波型扰动,并采用数值方法讨论了柱坐标系下圆形涡旋系统斜压气流中这类扰动的不稳定,这是一类中尺度的重力惯性波的不稳定.研究了涡旋环境大气的层结稳定度参数N2、切向风垂直切变Vz、凝结潜热、涡旋特性及科里奥利参数f0对不稳定增长率的影响.圆形涡旋中同样存在横波不稳定的Eady模态和中尺度模态,得到了中尺度模态的扰动场分布特征:流场的不规则"猫眼"结构及慢速传播的扰动均集中在低层,而快速传播的扰动均集中在高层的扰动特征.     

大气边界层湍流涡旋结构的小波分解

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。       

北京大气边界层中风和温度廓线的观测研究

为了研究冬季北京城区大气边界层结构的特征,分别在城区和郊区4个观测点利用系留气艇在2001年1月5～13日和2月21～28日进行了大气廓线探测,并分析了温度和风廓线垂直变化的基本特征.初步结果显示城市热岛效应十分明显,热岛强度随高度增加而递减,近地层热岛强度在晴天最大可达到4℃左右.除了近地层郊区的风速大于城区外,城区和郊区风速的垂直分布特征有较大差异.在100～200m高度以下,城区和郊区风速和风向随高度分布都出现了明显的拐点,300 m以上高度风向和风速基本趋于一致,表明城区和郊区的风廓线均受到城市覆盖层的影响.随着北京市区的规模不断扩大,在今后探测中应考虑郊区测点的代表性.     

大气柱状涡旋

引言大气柱状涡旋族由陆龙卷、水龙卷、火涡旋、尘卷风以及其他种种旋风组成。一个比较高而集中的旋转核心是该家族每一个成员都具有的特征。描述这类旋转气流本来就很复杂,它涉及复杂的长度尺度和速度尺度。     

非线性垂直平流作用对大气边界层风场的影响

本文在ＷｕａｎｄＢｌｕｍｅｎ将地转动量近似引入行星边界层和ＴａｎａｎｄＷｕ＾「１」－「４」将地转动量近似发展为Ｅｋｍａｎ 量近似的工作基础上，在下 三方面作了改进；     

青藏高原大气边界层内纬向涡旋的形成及其数值模拟研究

本文在对实际气流进行动力学分析的基础上,着重考虑了湍流粘性应力及大气层结的作用,应用描写纬向剖面内西风气流越经青藏高原的二维模式,模拟实际高原边界层内纬向涡旋的形成及其脱体东移的过程,以及由此引起的纬圈环流的变化,等等。     

大气边界层物理

本书并不是作者与丘德诺夫斯基在1949年合著的大气近地面层物理一书的再版,在内容上两者有很大差别,本书除绪言外共有五章,第一章具有引言性质,叙述了一般流体热力学原理,对大气边界层内的物理过程进行了初步讨论,第二章讨论了定常及水平均匀条件下大气行星边界层的性质及结构。第三,四章讨论了大气边界层内气象要素的非定常变化和由于作用面的水平不均匀而引起的变化(日变化,夜间降温,气团变性及地方性风等问题)。最后第五章讨论了一些与大     

大气边界层研究进展

基于2013—2015年6—8月“第三次青藏高原大气科学试验（TIPEX-Ⅲ）”和常规气象业务探空观测资料、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）第5代再分析（ERA-5）数据以及“国际卫星云气候计划（ISCCP）”云量资料,采用统计分析和物理量诊断分析方法,研究了夏季青藏高原（简称高原）大气对流边界层高度东西差异对高原地区天气尺度环流的影响。结果表明：高原对流边界层高度东西差异表现出明显的日变化,且这种差异呈现西高东低的分布特征,主要由西部对流边界层高度明显增大所致。当中午对流边界层高度东西向差异增大时,午后地面虚位温6 h变差呈西部高、东部低的特征,且西部变化更明显,高原西部对流边界层内温度升高,东部略降低,并伴随着高原西部对流边界层内气压降低、高层升高且低压系统较浅薄,而东部低层气压升高;高原低层东高西低的气压场特征产生了异常东西向气压梯度,引起高原中部低层出现偏南风异常,伴随着西部的低层异常辐合和高层异常辐散;同时,浅薄的低压有助于当地低云发展。     

边界层大气水平风速低频谱的垂直分布特征

本文根据320米气象塔上水平风速的观测资料,分析了不同天气条件下边界层大气中湍流的宽谱特性及其垂直分布结构. 结果表明,大气边界层水平风速低频谱的垂直分布是很复杂的,在不同的天气条件下,这种垂直分布特征具有明显的差异.边界层温度和风速的垂直结构也会影响到水平风速低频谱的垂直分布. 在水平风速低频谱中,除了与天气过程有关的4天周期峰值和反映气象要素日变化频率的峰值外,在十几分钟到几十分钟频率范围内还存在着几个峰值,而且有时在不同的高度上,峰值频率有所不同.这可能反映了一些中尺度系统的特征,也可能是这些中尺度系统与局地地形的综合作用所引起的.     

大气涡旋的螺旋结构

利用速度场的分解,说明大气中常见的斑图.速度场可分为变形场和旋转场.若大气动力学方程中只有气压梯度力和科里奥利力平衡,此时速度场只有旋转场,地面天气图上气旋反气旋斑图是闭合的.若再加上摩擦力,则斑图为实际的气旋反气旋螺旋.对三维有水平辐散辐合的涡旋,其斑图为三维螺旋型式,常见是漏斗状.台风小口朝上,龙卷风大口朝上.     

WIND DISTRIBUTION IN THE NONLINEAR PLANETARY BOUNDARY LAYER OF A CIRCULAR VORTEX

In the PBL of a circular vortex in which the gradient wind is a function of radius,the equations ofmotion are solved under the assumption of K=l~2|(?)V/(?)_z|.The distribution of the wind and someboundary layer parameters are obtained.The vertical velocity at the top of PBL is also computed andcompared with other studies.     

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.     

VORTEX MOTIONS IN THE ATMOSPHERIC CONVECTIVE BOUNDARY LAYER

Large vortices with scales ranging from hundreds meters to tens of kilometers are generallyfound in the atmospheric convective boundary layer(CBL).These vortices play important roles in the vertical transport of momentum,heat,water vaporand other tracers in the boundary layer.On the basis of the view of interaction between theconvection in CBL and the gravity waves in the upper stable layer the authors developed aconvection-wave theory on the formation of large vortices.According to the theory thewavenumber spectrum of the large vortices mainly depends on the atmospheric conditions in bothof the upper and lower layers,such as wind speed,wind direction shear,stratification as well astemperature jump.In the present paper satellite image and weather data in a case of cold air outbreak over warmocean are analyzed to study every stage of the convective processes,such as cloud street,convective cell as well as their transformation.According to the theory the wavenumbercompositions for cloud street and convective cell are calculated,respectively,on the basis of theatmospheric conditions at every stage.The distributions of vertical motions,convergent band anddisturbed interface are obtained and compared with the cloud patterns in the convective processes.Thus the study seems to offer a likely explanation for the origin of large vortices in CBL.     

南京近郊地区初冬大气边界层风温场的探测和分析

利用现场低空探空探测所获取的实测资料,揭示了南京近郊初冬大气边界层风、温场在不同天气条件下的特征,得出了晴天温廓线日变化的模型,用谐波分析探讨了温度和风随高度分布和随时间演变的特征。     

非定常过程对大气边界层的内参数和风廓线的影响

设大气中性、正压,用边界层运动方程的分析解,研究了当大气边界层顶风向随时间作周期变化而风速不变时,对大气边界层的内参数u*/A(A为边界层顶风速)和角φ(地面风与边界层顶的风的夹角)的影响。当风向逆时针转动时,u*/A增加,φ减少,反之亦然。方程的数值解亦得类似结果。因而在定常条件下,得出的大尺度模式中边界层参数化的结果应考虑非定常过程的订正。还分析了非定常过程对边界层风廓线的影响。     

稳定大气边界层中风向脉动的特征

本文对稳定大气边界层中风向脉动的特征进行了讨论。用美国波德大气观测台(BAO)气象塔上超声风速仪的观测资料,计算了三种不同稳定大气结构条件下垂直风向σ_w/U和横截风向σ_v/U随时间的变化。结果表明σ_w/U和σ_v/U随平均时间的变化分别与垂直风速和横向风速的能谱分布有关。σ_w/U和σ_w/U随平均时间变化的峰值与能谱峰值的时间尺度相当。 在重力内波的情况下,边界层大气中往往伴随有风向切变。由于稳定大气边界层的结构十分复杂,通常,风向脉动参数和Ri数及高度之间无简单规律。只有在一层逆温时,在风速和Ri数均随高度增加的情况下才有一定的简单关系。     

大气边界层的初值形成

采用850毫巴和地面的大尺度天气状况和物理特性作为外参数,将大气边界层下层的地表层进行特殊处理,考虑了层结的作用,其上分成等距15层,考虑地转民随高度线性变化。上下层耦合,建立一个定常平衡初值模型,并将所得的初值作为第一级近似,再利用地面、300、600、900、1500米五个高度测风资料进行动力调整,试图建立一个更加接近实际状态的边界层初值。 文中利用所建立的模型,对大气边界层的一些物理参数的作用进行了分析,并对动力调整过程以及垂直分层的选取等作了讨论。 最后例举华北地区1966年8月23日08时边界层的各层次风场和垂直运动,清楚地显示出边界层内的细致结构。     

ADJUSTMENT OF WIND AND PRESSURE FIELDS IN THE BOUNDARY LAYER

The vertical transport of mass at the top of the boundary layer is considered as a link between theboundary layer and free atmosphere.The adjustment of the wind and pressure fields in the boundary layeris studied under the consideration of the interaction between the boundary layer and free atmosphere.Thevertical motion at the top of the boundary layer is evaluated.The results show that the distinguished differ-ences of the present results from classical Ekman layer do exist and they are discussed in the paper.     

正压边界层中的风压场相互调整

本文考虑正压边界层顶的垂直质量输送,将边界层与自由大气联系起来,研究这两层之间的风压场的相互作用所得到定常状态下的风压场,并算得了边界层顶的垂直速度。这些结果与经典Ekman边界层是有明显区别的。     

利用WRF对兰州冬季大气边界层的数值模拟

本文介绍了WRF中尺度模式的有关概况,分析了模式的物理结构,并利用WRF中尺度模式对河谷城市兰州冬季大气边界层的风场和温度场进行了数值模拟研究。模拟结果与观测事实基本一致,表明WRF模式具有良好的稳定性能。