济南市城市热岛和山谷风环流的模拟研究

基于区域大气模拟系统(RAMS),采用水平网格嵌套等方法,实现了使用同一模式对区域尺度和城市尺度气象场的同步模拟.作者重点模拟和分析了济南地区两种典型的中尺度局地环流--城市热岛环流和山谷风环流.在考虑复杂地形条件和非均匀下垫面型对中尺度天气系统的动力过程和热力过程的影响下,结合考虑长短波辐射、湍流扩散和积云对流等多类重要物理过程,揭示了影响济南地区这两种中尺度局地环流的基本特征及其形成、演变规律.       

大亚湾核电站厂址区域大气扩散研究

采用一个基于流体静力平衡的动力学诊断模式对大亚湾核电站厂址区域的气象场进行实际模拟,研究了复杂地形和下垫面对流场的动力和热力作用。数值实验表明：模式能很好地模拟中尺度局地环流的基本特征和变化规律。在模拟气象场的基础上,利用Monte Carlo多源模式计算了污染物的时空分布和干湿沉积量。模拟结果显示：模式很好地反映在海陆风和山谷风环流及排牙山影响下大气参数的非均匀性和非平稳性。     

复杂地形下山谷风的数值模拟

利用中尺度数值模式MM5,选用NCEP全球客观分析资料(1°×1°)和国内高空地面资料为初始场,采用张驰逼近边界条件和单一冰相水汽方案,模拟了河南省西部山区的复杂地形对2006年6月19日局地环流的影响,结果表明:太行山的南麓和熊耳山的东侧都有因地形热力作用而形成的山谷风存在。     

复杂地形下山谷风的数值模拟

利用中尺度数值模式MM5,选用NCEP全球客观分析资料(1°×1°)和国内高空地面资料为初始场,采用张驰逼近边界条件和单一冰相水汽方案,模拟了河南省西部山区的复杂地形对2006年6月19日局地环流的影响,结果表明:太行山的南麓和熊耳山的东侧都有因地形热力作用而形成的山谷风存在.     

应用Mass模式开发T42产品初探

本文应用T42产品和Mass模式对1992年7月25日呼和浩特地区大暴雨进行诊断分析和预报试验。诊断分析表明，局地中尺度环流是复杂现象，由多因子非线性相互作用而生成。地形的热力作用主要影响中尺度系统的演变速度、强度和结构；地形的动力效应导致暴雨区附近的气旋性环流；更大尺度系统诱发地面中尺度风速辐合线。预报试验表明，Mass模式与T42产品中的预报场相结合，可使诊断结果具有预报意义。发展有限域中尺度诊断模式是将T42所提供的天气尺度信息转化为中尺度信息的有效途径之一。这种转化为局地强对流天气的加强预报提供依据。     

长江中游复杂地形和盛夏局地大暴雨

本文利用武汉WSR-81S数字化天气雷达资料和其它中尺度气象资料分析了1987年8月18日相继发生在长江中游复杂地形区域的两场短历时局地特大暴雨的中尺度演变过程。在没有明显的次天气尺度上升运动直接启动和组织的情况下,两场局地大暴雨暴发的时间和地点都取决于边界层中尺度风场强辐合的出现。复杂地形对边界层气流的热力和机械的综合作用,在一定的大尺度气流背景下,形成有规律的中尺度近地面风场系统。它表现得相对定常并有一定的日变化,当来自临近地区的中尺度对流系统移近时,对流降水中产生的中尺度气流(例如飑锋)参加到由地形影响形成的中尺度边界层流场系统中,便在某些特定地点构成强的辐合。在这类辐合区中心的偏北一侧发展起强大而移动缓慢的复合单体或超级单体,带来局地大暴雨。山谷风环流、平原-山脉环流对盛夏局地暴雨的影响应受到重视。     

非静力、完全弹性二维中尺度模式的建立及数值试验研究

建立了一个非静力、安全弹性的二维中～β(γ)尺度数值模式。该模式对海风环流的模拟,验证了此模式对中尺度环流的模拟能力。利用该模式模拟了重庆地区复杂下垫面边界层气象要素场,探讨了地形、水陆分布、城市热岛及其相互作用,对边界层气象要素场分布的影响。     

数值模拟青藏高原东北边缘冰雹云形成的中尺度环境——个例研究

运用中尺度数值模式MM5,对2003年7月6~8日甘肃南部发生的一次典型区域性冰雹过程进行了数值模拟,并用模拟资料分析了大中尺度环流背景和局地对流单体群特征的演变。结果表明,模式MM5较好地模拟了这次冰雹天气过程和中尺度系统发生发展的特征;低层偏南暖湿气流和中高层西北气流为本次降雹过程提供了环流背景,地形等局地因素是本次冰雹天气发生的重要条件;对流单体主要在海拔较高的山脊处生成,并向低海拔地区移动传播,传播的速度和方向主要与地形和中高层风速风向有关。     

复杂地形与锋面系统共同作用对台湾岛暴雨影响的数值分析

应用MM5V2数值模式输出的高分辨率资料对在复杂地形和锋面系统共同作用下台湾暴雨发生的水汽、垂直速度、低空急流等物理量场的中尺度特征进行了分析。表明地形是使锋面降水加强．最终形成暴雨的主要原因。在地形作用下，速度场、湿度场都具有比较稳定的局地特征，台湾岛迎风区保持着比背风区大的湿度场，流场表现为一个地形性中尺度环流。随着锋面系统的不断靠近，局地特征表现为加强和减弱两个阶段。发现迎风坡的低空急流主要是由地形引起的，它的南北向分布不均使空气发生了辐合上升运动，与地形和锋面引起的上升运动叠加，在地形迎风坡形成了一个垂直速度的大值区。有地形比无地形的降水明显加强。     

辽东半岛热带气旋暴雨的中尺度结构及复杂地形的影响

利用中尺度非静力模式MM5,对9711号台风Winnie登陆转向渤海、在辽东半岛地区引发的大暴雨过程进行了数值模拟和诊断分析,并分析了该暴雨过程的中尺度结构特征和地形对辽东半岛降水的影响。结果表明:(1)台风Winnie影响辽东半岛期间,与其西北和东北部的冷空气相互作用,在半岛东侧和北部出现局地垂直次级环流,有利于中尺度暴雨云团的发展。(2)地形对台风降水量有明显的增幅作用,降水量与地形的走向一致,迎风坡降水量增加,背风坡降水量减少,地形强迫抬升作用在辽东半岛地区造成的降水量约占模拟总降水量的40%,强降水区与辐合带相对应。(3)地形强迫作用加强了低层的偏东气流,有利于中尺度气旋性涡旋系统的生成、发展,从而导致中尺度对流云团的加强和维持。(4)地形强迫作用可以改变台风的局部环流。当地形强迫产生与台风环流相同的气旋性扰动时,台风环流局部增强,降水量相应增大;当地形强迫产生与台风环流相反的反气旋性扰动时,台风环流局部减弱,降水量相应减少。     

A linked three-dimensional PBL and dispersion model in coastal regions

In this paper a 3-D mesoscale PBL dynamic prognostic model for a coastal region with complex terrain was developed to simulate the 3-D flow field under a local sea-land breeze circulation. The output from the PBL model was used as an input to an Eulerian numerical model which can be used to simulate finely the temporal and spatial distributions of an air pollutant (SO₂) during a sea-land breeze developing in a coastal region. With respect to its use as a diagnostic model, only a few data would be required to simulate the background winds controlled by a larger scale synoptic system, and then provide initial winds for the PBL model.Having linked the three models and defined the coefficients of turbulent diffusion in a simple form, an integrated 3-D numerical air quality model suitable for the coastal environment was designed. The period of May 29, 1986 was selected for simulating and analysing the distribution of air pollutants over the coastal area of Bohai-sea in Northern China. The results indicated that the calculated concentrations corresponded with the observed ones on the whole. Thus this linked model has been shown to be feasible and useful in practice.     

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。      

污染天气下成都东部山地—平原风环流结构的数值模拟

本文利用中尺度模式WRF（V3.9）对2016年12月7日成都东部（龙泉山）一次污染过程下的山地—平原风环流进行了模拟，旨在探讨冬季污染天气下山地—平原风环流的结构和演变特征。此外，通过减少气溶胶光学厚度（AOD，Aerosol Optical Depth）的敏感性试验探究气溶胶污染对山地—平原风环流的影响。结果表明:冬季污染大气条件下成都平原地区存在显著逆温。龙泉山南北长、东西窄且高度较低，由于东、西坡辐射能量的不均匀分布和背景风的强迫，上午、凌晨和夜间均出现越山下坡风环流，上午强度较强，凌晨和夜间强度较弱。午后开始出现平原风环流，最大影响范围为山体宽度的3～4倍，17:00（当地标准时，下同）左右结束。各阶段环流在南北方向上差异较大，越山下坡风环流在南段最强，中段最弱；中、南段山体较低窄，平原风环流易被湍流掩盖，北段平原风环流最为明显。AOD减小后辐射及地表热通量均有所增加，中、南段湍流更加旺盛，边界层显著抬升且降低时间滞后，山体与平原间感热通量差异增加，北段平原风环流增强、持续时间增长。     

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。     

Sea breeze in Mallorca. A numerical study

Summary The Spanish island of Mallorca is located almost in the centre of the western Mediterranean. Very often from April to October, and almost every day during the summer, the sea breeze circulation develops. The shape and the topography of the island determine that the main characteristic feature of the sea breeze is the existence of a convergence line in the centre of the island. In this paper we describe the sea breeze circulation. A very simple non-eulerian numerical model allows us to simulate the evolution of the circulation during 24 hours.With 10 Figures     

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。     

Analysis and numerical simulation of the meteorological observations at a tropical coastal site Chennai in India

Meteorological measurements were carried out at North Chennai semi rural area during pre-monsoon period as a part of an air quality study program. Analysis of the data showed the effects of coastal terrain namely the land-sea breeze circulation, temperature cooling during the sea breeze, difference in onset times at these sites etc. Sea breeze onset was observed with a sharp turning of the wind from westerly to south easterly associated with rise in wind speed. Advection speed of the front was about 2.0 m s^− 1. A simple mesoscale meteorological model (MAM-I) developed at Kalpakkam for coastal atmospheric dispersion estimation was used to simulate the observed characteristics. All the major features observed could be simulated by the model while significant difference was noticed in sea breeze frontal movement. MAM results were also inter-compared with MM5. There were no significant differences in the estimate of mean parameters by both the models. It is concluded that the simple model, which takes less run time in a desktop PC, is adequate enough for practical application of providing wind field for plume dispersion models at coastal sites.     

澳门及其邻近地区海陆风的模拟

利用宾州／美国国家大气研究中心的ＭＭ５模式来模拟澳门的海陆风和珠江口的三维风场。模式设计为四重套网格,分辨率分别为 １ｋｍ,３ ｋｍ,９ ｋｍ,２７ ｋｍ。使用常规观测资料作为初始场,模拟时间为３０小时。结果表明采用高分辨率（１ｋｍ）模拟能很好地捕捉到澳门的海风和陆风。海风锋和热力内边界层也清楚可见。如果最小分辨率为３ ｋｍ,则只捕捉到海风,陆风却模拟不出来。     

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。