科尔沁草原高空风垂直结构气候特征分析

利用2008—2014年CFL20G风廓线雷达数据对科尔沁草原高空风场垂直特征进行研究。主要对高空三维风场季节变化的统计学特征、典型高度层上的变化规律及垂直高度上的日变化规律进行分析。分析发现:四季中高空20～40 m/s风速出现的频率最高,2900～18 000 m科尔沁草原高空以偏西风为主。垂直高度上水平风速呈一波一谷型变化,随着高度的增加,高层水平风速开始增大的时间有所推后。12 600 m及以下各层平均风速最小的季节为夏季,最大的季节为冬春两季;19 000 m平均风速最小的月份为12月,风速最大月份为8月。垂直速度在5100 m以下有明显日变化,1500 m和2900 m有较为明显的年变化,最大值出现在春夏交接的4—6月,最小值出现在12月,5100 m以上的垂直速度没有明显的年变化。     

风廓线雷达在高空风场分析中的应用

利用大连风廓线雷达高时空分辨率风场观测资料,统计2011年雷达站上空各层水平及垂直风速的分布特征.通过分析发现:最大水平风速通常出现在12 km上下,受高空急流的影响,各季节高空最大水平风速出现高度不同,4 km以下高空水平风速随高度的变化各月份存在一定差异,4 km以上至最大风速层,水平风速随高度的升高而增大,最大风速层以上至雷达测量的上限水平风速随高度增加先减小后增大;高空垂直风速在夏季较为明显,秋季次之,冬春季节最小;6月是全年月均垂直风速最大的月份,在500～1300 m高度层存在一个上升气流中心,平均风速大于0.6 m/s,2月各高度平均垂直风速全年最小.     

青藏高原东南缘低层风场垂直结构与变化特征

为进一步认识青藏高原山地低层风场特征、长期变化规律,利用2008-2012年青藏高原东南缘云南大理站边界层铁塔和风廓线雷达的长期观测资料,初步分析了该地区低层风场垂直结构及其变化特征。结果表明:(1)从地面到高空,风速、风向频率分布随高度的增加而变化,2~400m高度风速基本为2级,盛行风向为偏东风,这说明边界层铁塔和风廓线雷达的风速、风向具有连续性。(2)从垂直高度上看,风速存在明显季节变化特征,冬季风速较大,夏季风速较小;日变化结构随高度的升高表现形式明显不同,20m以下为单峰型,100~1500m为双峰型,2000m以上日变化不明显;平均风速逐月变化,20m以下为单峰型,100~1000m为双峰型,1500m以上为单峰型。(3)纬向风600m以下出现东西风交替的日变化,经向风在2~20m高度全天为南风,100m高度以上午后至日落为南风、其余时段为北风,南风由高空向低层传递。     

青藏高原东南缘低层风场垂直结构与变化特征北大核心CSCD

为进一步认识青藏高原山地低层风场特征、长期变化规律,利用2008-2012年青藏高原东南缘云南大理站边界层铁塔和风廓线雷达的长期观测资料,初步分析了该地区低层风场垂直结构及其变化特征。结果表明：（1）从地面到高空,风速、风向频率分布随高度的增加而变化,2~400m高度风速基本为2级,盛行风向为偏东风,这说明边界层铁塔和风廓线雷达的风速、风向具有连续性。（2）从垂直高度上看,风速存在明显季节变化特征,冬季风速较大,夏季风速较小;日变化结构随高度的升高表现形式明显不同,20m以下为单峰型,100~1500m为双峰型,2000m以上日变化不明显;平均风速逐月变化,20m以下为单峰型,100~1000m为双峰型,1500m以上为单峰型。（3）纬向风600m以下出现东西风交替的日变化,经向风在2~20m高度全天为南风,100m高度以上午后至日落为南风、其余时段为北风,南风由高空向低层传递。     

延吉市边界层风场特征分析

利用风廓线雷达在延吉市开展了边界层风场的探测研究,根据2012年4个月逐日的边界层风场探测资料,分析了延吉市大气边界层风场的时空分布特征,得到了逐月的高空风廓线图。结果表明：1000m以下,水平风速和垂直风速随高度均呈现出增加的趋势,地面风速最小,750-1000m高度处存在明显的风切变层;2月和7月高空水平风速随高度的增加而增加,4月和10月高空水平风速变化呈单峰型的变化趋势;2月垂直风速随高度的增加逐渐增加,7月随高度的增加逐渐减少,4月和10月随高度呈双峰型的变化趋势;各月在1000～2000m高度垂直风速较小;各月水平风除个别高度外均以西风或偏西风为主导风向,垂直方向以下沉气流为主。     

火箭发射前后3.5 h内高空风差异特征及预报

利用2014年12月—2020年12月时间间隔为3.5 h的高空风实况分析火箭发射前后3.5 h内高空风差异,并利用WRF模式和火箭发射前3 h高空风建立火箭发射后0.5 h高空风预报模型,结果表明:火箭发射前后3.5 h内高空风速、风向差异特征,与高度、季节及火箭发射前3 h平均高空风速有关。高空风最大风速偏差为-24.00～26.00 m·s^-1,风速偏差在10 m·s^-1以内达三分之二,且主要出现在对流层中高层[6.5 km,11.5 km)高度内;最大风向绝对偏差范围为10.00°～180°,主要集中在[30°,60°)范围及对流层中低层[1.5 km,6.5 km)高度内。火箭发射前后3.5 h内高空风速平均绝对偏差随火箭发射前3 h高空风速平均值增大呈增大趋势,风速相对误差绝对值和风向绝对偏差则表现为减小趋势,说明高空风强时,风向不易发生短时变化;火箭发射前后3.5 h内高空风差异随季节变化与高空风的季节特征有关。利用火箭发射后0.5 h高空风预报模型,有助于降低火箭飞行风险。     

三沙市永兴岛低空风的变化

该文利用2003年3月—2011年12月三沙市高空气象探测站L波段雷达探空资料,分析了三沙低空风的变化特征。结果表明:三沙2006年3月—2011年12月高空气象探测站所测地面—1 500 m不同高度的风向变化大致相同,各层风中主要盛行NE、ENE、SSW风;静风出现最少,其次是NW、WNW、NNW风向;春季地面—1 500 m高度的风向分布为双峰形状,主要集中在NE-ENE、SSE-SSW,夏季、秋季、冬季地面—1 500 m高度的风向分布为单峰形状,夏季风向主要集中在SWSW,秋季风向主要集中在NE-E,冬季风向主要集中在NNE-ENE;地面—1 500 m的各层风中,地面平均风速最小,500 m低空平均风速最大;地面—500 m高度的风从夏季至冬季都逐渐增大,1 000~1 500 m从春季至秋季增大,冬季反而减小;地面—1 500 m平均风速11—12月份最大,3—4月份风速最小。     

桂林市城郊PM10浓度变化监测分析

利用2005年12月至2007年3月的PM10观测资料,分析桂林市城郊PM10浓度变化规律,并简要分析这变化规律的原因及相关气象要素对其的影响。结果表明,PM10浓度分布频次呈单峰性,小时及日平均浓度频率分布比较集中;日变化为双峰型,早晨8∶00~9∶00和傍晚19∶00~20∶00各有一峰值,午后15∶00~16∶00出现最低值;受排放源及气候因素影响,PM10浓度月、季节变化明显,月均值最高值出现在3月份,最低值出现在7月份,超标月份集中12月至次年3月,冬、春比夏、秋季节日均浓度变化幅度较大,且易出现高浓度值,各季节平均浓度大小依次为:冬季>春季>秋季>夏季;通过对PM10浓度与同期气象要素的相关分析,得之PM10浓度与风速、降水、温度、地温、混合层高度负相关,与气压呈正相关,风速的作用要大于降水。     

三峡库区局地风特征分析

利用长江三峡工程生态与环境监测网络—局地气候监测子系统中的三峡库区重庆涪陵睦和100 m测风塔5个高度(10、30、50、70、100 m)2010—2018年逐时观测资料,分析了局地风垂直变化特征。结果表明：垂直风速在季节分布上春季最大,冬季最小;其日变化为单峰型,于09时和16时左右分别达到最小和最大值;夏季10—13时30～100 m高度平均风速大小几乎相同;局地风向主要受当地地形影响,各高度沿长江河谷走向(SSW～ENE)的风向频率在46%～66%。当有降雨天气时,风速垂直差异从大到小分别为暴雨、大雨、中雨、小雨。在降雨天气,随着温度升高,风速垂直梯度变化增加。夜间出现逆温现象时,50 m高度的风速小于30 m。     

湖北省不同地形条件下风随高度变化研究

为了揭示湖北省不同地形条件下风速随高度的变化特征,利用黄冈龙感湖、大悟仙居顶和钟祥华山观70 m测风塔1年的完整测风资料,采用线性分析、最小二乘法拟合等方法,对不同地形条件下风速切变指数的日变化、季节变化、年变化以及不同风速段内的变化特征进行了分析。研究发现华山观处风速随高度的变化最大,龙感湖次之,仙居顶处最小;且切变指数随高度的上升有不同的变化趋势,其日变化曲线接近正弦波形;季节性差异明显;在大风情况下,风速的垂直切变指数与一般情况下相比,均出现显著减小。结果表明,在复杂地形条件下,地形和下垫面对风速的垂直变化存在显著的影响。     

淮河流域风场垂直结构特征分析

为进一步加深南北气候过渡带上山地丘陵地区的风场认识,利用淮南2015年3月至2016年2月ST（Stratosphere-Troposphere）风廓线雷达的探测资料,分析了该地区20 km高度内风场的变化特征及垂直结构。结果表明:淮河流域850 hPa、700 hPa、500 hPa、100 hPa等压面高度上,风场有明显的垂直变化,风速及其波动幅度随春、夏、秋、冬先减小后增大,且随高度增加,夏季最小、冬季最大的季节规律逐渐增强;风场的垂直分布存在差异,在中低层以下,以小于10 m/s的风为主,风向转换多,中低层以上10～25 m/s的偏西风居多;年平均风场结构为低层以5 m/s北风为主,到2 km左右向西偏转,风速小于10 m/s,在5 km高度处形成15 m/s的西风,且风速持续增大,10 km左右达到25 m/s后逐渐减小,到15 km左右风向顺时针向北偏转,直到20 km附近与低空风场相近。     

基于不同时间尺度风切变指数推算风资源的对比分析

利用2014—2018年辽宁省探空资料分析了水平风速的垂直风廓线分布特征。用2座代表性测风塔逐时梯度风观测分析了采用不同高度组合方案计算出风切变指数的月、日变化特征, 分别用月、小时、年风切变指数推算高层风速和风功率密度, 并与实测对比。结果表明: 沈阳相较于大连地区风速随高度增加较快, 180 m高度以上风速基本保持不变, 而大连因其纬度低且靠近海洋, 300 m以下风速均匀上升。在非复杂地形情况下, 距地面10 m高度以上间隔一定高度设立4层风观测, 基本可以满足近地层风资源评估需求。受太阳辐射、下垫面、海陆热力性质差异等影响, 辽宁省风切变指数日变化特征比月变化更显著。利用小时风切变指数推算高层风速和风功率密度的方案优于采用月、年风切变指数方案。风切变指数日变化越显著, 采用逐时风切变指数推算方案越优于其他计算方案。     

An Analytical Study of the Diurnal Variations of Wind in a Semi-geostrophic Ekman Boundary Layer Model

A time-dependent semi-geostrophic Ekman boundary-layer model based on the geostrophic momentum approximation is used to study the diurnal wind variation in the planetary boundary layer (PBL) and the evolution of the low-level nocturnal jet (LLJ). The coefficient of eddy viscosity varies periodically with time, varies linearly with height in the surface layer and is constant above the surface layer. The influence of horizontal advection of momentum on the diurnal wind variation in the PBL, the development of inertial oscillations (IOs) and the formation of the LLJ are examined.In comparison with the Ekman solutions, the diurnal wind variation in semi-geostrophic Ekman boundary-layer dynamics has the following features: (1) the phase angle of the diurnal wind wave shifts with height, the rate of shifting is increased in anticyclonic regions and decreased in cyclonic regions, (2) the time of occurrence of the low-level maximum wind speed is later in anticyclonic regions and earlier in cyclonic regions, (3) the height of occurrence of the maximum wind speed is higher in the anticyclonic and lower in cyclonic regions, (4) the wind speed maximum and the amplitude of the diurnal wind variation are larger in anticyclonic and smaller in cyclonic regions, (5) the period of IOs is larger in anticyclonic regions and smaller in cyclonic regions, (6) anticyclonic vorticity is conducive to the generation of LLJ in the PBL. These features are interpreted by means of the physical properties of semi-geostrophic Ekman boundary-layer dynamics and inertial oscillation dynamics.     

城市近地层风特征与污染系数分析

使用黑龙江省风能资源专业观测网依兰测风塔2010年5月-2011年4月期间10、50、70、100m四层测风数据,对依兰风特征进行分析。结果表明：测风塔各高度风速具有一致的日变化规律,均是白天大,夜间小。随高度升高,风速变化趋势减弱,100m高度与下层显现出不同的变化特征,具有高空风速的日变化特征。垂直气流速度各时刻平均值均为正值,日变化规律与水平风速基本一致,也是白天较大,夜间较小。风廓线指数n值夜间较大,且稳定,均在0．25左右,08时后,随着温度升高,上下层空气能量交换增大,a值迅速减小,12—14时最小,仅为0．11,之后又迅速增大。各高度主导风向一致,随高度增大,主导风向频率升高。各高度污染系数最大值对应的风向一致,随高度增加,污染系数较小的风向区间增加,有利于大气污染物的扩散。因此增加排放高度,可以有效减少城市近地面的大气污染物浓度。     

孟津县历史极大风速推算及其气候特征分析

利用孟津县2006-2008年自动气象站风资料建立由2 min平均风速、10 min平均风速推算极大风速的拟合方程,根据方程由孟津县气象观测站1959-1982年2 min定时风速和1983-1992年2月10 min平均风速,推算出极大风速,从而建立了可用于研究使用的长时间序列的孟津县年极大风速序列值。通过分析孟津县...     

上海浦东国际机场低层大气垂直风场特征研究

风廓线雷达资料具有较高的时间和空间分辨率,但多集中于强对流性天气的预报和分析。文章主要将该资料应用于低层大气风场结构的研究和分析中。利用2009年1月至2010年6月共计18个月的上海浦东国际机场LAP 3000边界层风廓线雷达探测的水平风速风向资料,根据差值后的每小时平均的风速、风向进行统计分析（垂直分辨率50 m）,发现风速极大值出现的高度具有重复性,主要出现在1000、600、500、450、550和250 m,相邻两层之间的风矢量变差的极大值主要出现在250和300 m之间。按照国际民航组织建议的的水平风的垂直切变强度标准,将各个层次之间的风矢量进行统计分类,有轻度、中度、强烈、严重四个等级的风切变,同时发现不同等级的风切变的发生具有明显的季节特征。对于浦东国际机场区域的低层垂直风场的特征及演变情况初步的分析和探讨,为今后可以更好地结合AMDAR资料、电子探空仪、微波辐射计等探测手段针对机场区域甚至是内陆部分机场关于风切变的精细化预报、预警服务的研究奠定了一定的基础。     

基于探空风资料的大气边界层不同高度风速变化研究

利用1981—2014年我国资料齐全的93个高空气象观测站(距离雷达300、600、900 m高度)的探空风资料,按照气象地理区划,借助GIS分析了边界层内不同高度风速及其趋势的时空变化,得到以下结论:300～900 m,东北和华北地区累年平均风速较大,西南和西北地区累年平均风速较小;边界层内各高度同一地区平均风速的月变化趋势基本一致,但各地区季节风速变化不同,同一地区月平均风速的年较差随高度上升而增大;300 m.各地区年平均风速均显著减小:在600和900 m.华北、西北、华中地区年平均风速呈增加趋势,东北地区年平均风速呈减小趋势,但均未通过显著性水平检验;各高度年平均风速空间分布均为东北地区较大,尤其大兴安岭和东北平原地带;从沿海到内陆,由东至西风速逐渐减小;在300 m.全国年平均风速以减小趋势为主;在600 m,全国大部分地区年平均风速呈增加趋势,尤其是中部、西北和华东沿海地区;在900 m高度,全国年平均风速变化趋势呈现由边界向内部的包围态势,中心地区呈增加趋势,边界地区均呈减小趋势,但是通过显著性水平检验的地区不多。     

2018年北京城区和远郊区低层大气风场特征分析

利用2018年1月1日至12月31日在北京国家综合气象观测实验基地获得的风廓线雷达资料和同时期在河北香河的华北香河全大气层野外科学观测研究站获得的多普勒声雷达资料,比较分析北京城区和远郊区的低层(0～600 m)大气风场特征.结果 表明:水平风速随高度增加而增大,同一高度层,远郊区的平均水平风速大于城区,且受湍流活动影...     

邢台市气温日较差的变化

利用1954—2011年邢台市逐日平均气温、最高气温和最低气温资料,对邢台市气温日较差的变化特征及其影响因子进行了分析。结果表明：（1）近58a来,邢台市年平均气温日较差为10．9℃,呈明显下降趋势,变化速率为-0．683℃／lOa;四季平均气温日较差中,春季最大,夏季最小,且均呈下降趋势,其中冬季下降幅度最大,夏季最小;1—12月气温日较差中,5月最大,8月最小,均呈显著下降趋势,1月气温日较差下降幅度最大。（2）年气温日较差在近58a存在15a的低频振荡周期和4～7a的高频振荡周期,并在1972、1981、1995年发生突变,在突变点前后,年平均气温日较差均表现为增加珲仃减少趋势,且年气温日较差在突变年呈阶梯下降趋势。（3）最低、最高气温非对称的变化是气温日较差下降的直接原因。另外,年气温日较差与日照时数和平均风速呈显著正相关,与总云量、水汽压呈显著负相关,与降水量几乎不相关。邢台市气温日较差显著减小,对各类作物的产量、品质有不利影响,但冬季气温日较差的下降减少了果树冻害发生。