塔克拉玛干沙漠腹地起沙阈值计算解析

临界起沙风速是判别风沙活动能否发生的关键指标,其变化受到地表状况及大气环境的综合影响。为了进一步认识临界起沙风速在野外条件下的变化规律,选取塔克拉玛干沙漠腹地塔中作为研究区,在综合考虑地表土壤粒径、土壤湿度、空气密度等因素的基础上,利用经验公式计算了该地区每月的临界起沙风速。得出：（1）塔中地区2 m高度的临界摩擦速度值介于0.24～0.36 m/s,均值为0.31 m/s;（2）塔中地区2 m高度的临界起沙风速值介于3.9～5.9 m/s,均值为5.1 m/s;（3）塔中地区起沙阈值,最高值出现在夏季,次高值出现在冬季,春季最小。     

内蒙古科尔沁沙地临界起沙阈值的范围确定

临界起沙阈值可表征地表土壤的可蚀性,是风蚀起沙研究中非常重要的物理量之一。基于微气象学方法,将沙尘浓度和垂直沙尘通量均开始增加且至少持续0.5 h所对应的摩擦速度(或风速)确定为临界起沙摩擦速度u_*t(或临界起沙风速U_t)。利用内蒙古科尔沁沙地地区2010-2013年春季大气环境综合观测资料,分析了不同沙尘天气过程(扬沙、沙尘暴和强沙尘暴)起沙阶段沙尘浓度和垂直沙尘通量随摩擦速度的演变特征,精细确定了该地区临界起沙摩擦速度(u_*t)和临界起沙风速(U_t)的范围分别为0.45±0.20和6.5±3.0 m/s,同时讨论了不同起沙判据对确定临界起沙阈值产生的影响。相比而言,采用的起沙判据尽可能地排除了沙尘输送和沉降过程的影响,适用于不同的沙尘天气类型,使沙尘粒子进入大气的起沙结果更趋于合理,其结果可为建立统一、合理的起沙判据提供参考。     

几种起沙方案对东亚风蚀起沙模拟的比较

针对源区起沙的不确定性,整理并选取了国际上最具代表性的几种起沙方案,结合中尺度气象模式MM5V3．7输出的高分辨率气象资料,将其应用于东亚地区一次强沙尘暴天气过程的源区起沙模拟研究,利用地面观测实况和卫星监测图像资料,比较了它们对东亚起沙源的模拟效果和差异。结果表明,两种起沙方案的模拟效果较好且性能稳定。     

塔克拉玛干沙漠腹地一次风蚀起沙观测试验

风蚀起沙对生态环境、人类健康及社会经济等具有很大的负面效应。利用美国Sensit公司生产的H11-LIN型风蚀传感器及贴地层风速梯度探测仪,对塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区一次风蚀起沙过程进行了监测。结果表明：（1）风蚀起沙与微气象是一个互相影响互相制约的变化过程;（2）在此次观测试验过程中,我们观测到的最小起沙风速为6.0 m/s左右,同时发现起沙风速是一个变化的值,随着时间的延续呈现逐步增大的趋势,最小的起沙风速出现在风蚀开始发生的时候;（3）近地表风速廓线受沙粒运动影响明显,随着起沙量的增加,风速随高度变化的幅度增大,此时的风速廓线已不再遵循对数分布规律;（4）利用风蚀传感器测得塔中地区沙粒的临界起动摩擦速度为0.25 m/s,该值与经验公式估算的0.24 m/s非常接近,表明风蚀传感器在塔中地区具有较好的适用性;夏季塔中地区地表土壤湿度对风蚀起沙的阻碍作用可以忽略不计。 ?     

内蒙古科尔沁沙地起沙近地层动力学阈值的试验研究

利用内蒙古科尔沁沙地沙尘暴探测与监测试验站2008年和2009年春季沙尘和近地层观测资料,研究了不同沙尘天气条件下沙尘浓度随摩擦速度的变化规律,对比分析了不同天气(晴天、扬沙、沙尘暴和强沙尘暴)入射短波辐射和净辐射的演变,并利用两层高度沙尘浓度差,区分局地起沙和非局地起沙,有效地避免了沙尘水平输送引起的起沙阈值的低估。结果表明,起沙前,摩擦速度和沙尘浓度数值都较低;临近起沙阶段,摩擦速度迅速增大而沙尘浓度基本保持不变;起沙时,摩擦速度数值较高,沙尘浓度迅速增大;沙尘天气减弱阶段,沙尘浓度随摩擦速度近似呈线性减小。科尔沁沙地春季临界起沙摩擦速度u*t和临界起沙风速ut分别为0.62m.s-1和9.5m.s-1,扬沙、沙尘暴和强沙尘暴天气的起沙阈值依次略有增加。与晴天天气相比,沙尘天气到达地面的短波辐射和净辐射明显减少。     

对流起沙的研究进展

对流起沙是一种由热力对流湍流直接夹卷沙尘进入大气的起沙机制,由于其频繁发生,长期累积的沙尘排放贡献不可忽视。根据国内外研究现状,总结归纳对流起沙的发生机理和影响因素,介绍目前相关的参数化方案,并从发生条件和起沙通量等方面分析对流起沙与跃移起沙、尘卷风的异同。最后,对对流起沙的野外观测和参数化方案改进等方面提出建议：应加强对流起沙潜在活跃区的观测及比较不同沙源地对流起沙的特征,进一步构建土壤湿度、植被覆盖等影响因素的修正函数以提升模式模拟性能。     

障碍物对风速风向影响的观测试验

随着城市化进程的加大,测站周围障碍物的存在使风观测资料失去代表性、准确性和比较性。为定量化研究障碍物对风观测的影响,开展了河北沽源构筑物观测试验,通过对比构筑物修建前后各测点的风速风向资料,分析了障碍物对风速风向的影响。分析结果显示:1障碍物对风速的衰减作用与背景风速大小有关,风速越大,衰减作用越强;2背景风速在2~6m/s时,障碍物背风面测点风速衰减随距离增大而减小,在10倍障碍物高度距离处平均约衰减15%;背景风速大于6m/s时,背风面各测点风速衰减先增大后减小,在大约5倍障碍物高度的距离处衰减最大,10倍障碍物高度的距离处平均约衰减20%~30%;3障碍物的存在使主风向的风向频率减小,对风向的影响距离为6倍障碍物高度。     

人工防雹的野外试验

本文比较全面地评述了人工防雹野外试验的有关问题。共分六个部分:一、引言;二、野外试验的目的及任务;三、野外试验的科学问题;四、野外试验基地的选择;五、野外试验的组织系统;六、结束语。     

沿海地区风速指数的计算

基于指数律风速廓线模式,根据VB6.0编写的程序读取徐闻铁塔数据库中10、20、30、40、50、60、65 m的风速,采用最小二乘法计算风速指数值。避开下垫面和大气稳定度难以判断的问题,利用SPSS11.0分析不同风速下的风速指数均值、标准偏差,得到的结论是小风条件下的风速指数偏大,且受下垫面影响显著;而在风速>5.5 m.s-1的情况下,风速指数变化不明显,风速指数均值误差小。     

南京长江第二大桥桥位风速观测及设计风速的计算

本文给出适用于大桥设计风速计算的方法,并利用南京长江第二大桥桥位风速观测资料、南京小教场40年的实测风资料及两处的同步风速观测资料,经统计学分析计算得到南京长江第二桥设计风速的计算值.     

植被参数变化对沙尘起沙影响机理的数值模拟

分析了叶面积指数和植被覆盖变化对沙尘暴起沙过程的影响机理。在一个集成的沙尘数值模拟预报系统中,将模拟区域的叶面积指数分成了0,0.5,3.0和卫星反演的实测值4种,结果表明,叶面积指数对沙尘的数值模拟有较大的影响,利用卫星反演的叶面积指数计算沙尘浓度时,沙尘浓度的变化介于叶面积指数为0~0.5之间。将植被覆盖度数据分成0,0.2和卫星反演的实测值3个类型。当植被覆盖度都为0时,沙尘浓度最大;当植被覆盖度为0.2时,沙尘浓度出现的范围明显减少。     

气候上风速功率谱的计算方法

本文介绍三种计算风速功率谱方法:离散型、连续型和计算机处理。而计算机处理,是本文介绍的重点。     

近中性大气塔层风速的计算

本文利用北京325米气象塔,研究了近中性塔层风廓线的基本特征,检验了几个近中性塔层理论风廓线公式,指出其适用性及误差范围。结果表明:Blackadar公式理论上较严密,误差较小,在实际中应用较好。     

热带气旋海面最大风速半径的计算

利用含有摩擦的平面极坐标水平运动方程组, 引入藤田气压模式, 在热带气旋域内最大风速为已知的条件下, 经过合理的简化和推导, 得到了呈稳定状态的海面移动非对称热带气旋的最大风速半径的计算方案。分析结果表明, 当最大风速越小、中心气压越低、环境温度和气压越高、纬度越低或摩擦系数越小时, 热带气旋的最大风速半径就越大;反之, 最大风速半径就越小。最大风速和它半径上的最小风向内偏角出现在热带气旋移向的右后侧。对9109号和9115号热带气旋的计算表明, 最大风速半径在发展初期增加, 在发展后期减小, 而在衰减期迅速增加。     

基于风速高相关分区的风电场风速预报订正

为了提高风电场风速预报和功率预测的精度和准确率,并考虑风机测风数据的不稳定因素,以多年服务的内蒙古中部某风力发电场A为研究区,在勘察风电场地形及风机布局后,按照季节、风向进行风机间风速时空相关性分析,划分出风机轮毂高度风速高相关为典型特征的风机网格分类片区,采用卡尔曼滤波方法,通过直接和间接两种订正方案,分别进行风机片区风速订正。结果表明:风速高相关风机片区的划分,对于提高风电场风速预报及功率预测精度和准确率具有一定作用,利用风电场区测风塔梯度观测风速,对风机片区进行间接订正,可有效改善数值模式预报风速,15个片区类型下相关系数由0.18~0.72提高至0.67~0.91,误差绝对值由1.6~2.9 m·s-1降低至1.0~1.5 m·s-1。     

考虑空气对流运动的阵风风速计算

众所周知,在同样的气压梯度下暖半年地面风速值特别是阵风风速值白天大于夜间(有时大1—2倍)。风速的这种增大现象和空气的垂直对流运动有关。从实质上说,空气的上升和下降运动就是由空气输送总速度的垂直分量或是由风的垂直分量引起的。强对流中,风速上升分量可超过10米/秒。     

论冷锋锋区内阵风风速的计算

众所周知,在大气锋区,尤其冷锋锋区,风速急剧增强,有时达30米/秒或以上。在苏联91％的飑产生在锋区内,其中74％出现在冷锋区中。在一系列研究中,都试图找出锋区内不同大气热力参数与风速间的统计关系。但这由于下列情况未能确定出它们之间的密切关系。大家知道,最强的风常出现在比较狭窄的地带(几十公里)和很短的时间内,因此高空观测很少与锋面通过的时间相吻     

对地面自动气象观测系统风速滑动平均计算方法的探究

通过对<地面气象观测规范>第19章自动观测系统中风速的计算方法进行对比分析研究,认为该计算方法有不合理之处.     

风蚀起沙的影响因子及其变化特征

以敦煌地区的戈壁和绿洲为例,对地表土壤风蚀起沙的临界摩擦速度及其变化特征和风蚀起沙过程中地表土壤的粒子尺度分布及其对垂直尘粒通量的影响进行了分析研究。结果表明,地表土壤风蚀起沙的临界摩擦速度随土壤水分含量和植被覆盖度的增大而增大,随粒子尺度的变化是先减小后增大,在中间某一尺度处有一最小值;土壤的人工利用和管理对临界摩擦速度也有着相当大的影响,风蚀起沙过程中,地表土壤的粒子尺度分布随时间发生变化,瞬时的粒子尺度分布不同于平均的粒子尺度分布,利用前者计算得到的垂直尘粒通量对摩擦速度的变化更敏感,利用后者计算得到的垂直尘粒通量偏大。     

恶劣探测环境对风速传感器启动风速的影响

讨论长期处于海风、酸雨、沙尘等恶劣探测环境下,风速传感器启动风速的变化。采用试验分析的方法,利用M3DS型风速传感器自动化检定系统和EL15-1C型风速传感器,分别测量取自不同恶劣探测环境的风速传感器和全新风速传感器的启动风速数据。得到的数据显示:取自海风、酸雨、沙尘等恶劣探测环境的风速传感器启动风速远大于全新风速传感器启动风速。长期海风、酸雨、沙尘天气改变了风速传感器的机械结构,同时降低了风速传感器启动风速的鉴别阀。