河谷地形低空风场变化规律分析

2005年6月到2006年5月,在山西省运城市风陵渡镇河谷地进行了低空10m-60m的风场梯度观测,统计和分析了该地形的低空风场变化规律,得出：④受该区域热力和地形动力的双重影响,实验点主导风向（ESE风和WNW风）与河谷地形走向一致,且出现频率高;②昼夜风速偏大,峡谷效应明显;③高层风速大于低层风速;④不同层次间的风速差值高低层显著大于高中层;⑤受河谷南北两侧山体地形与山、谷风影响,白天11时-17时的主导风向为WNW风和W风,出现频率为13．4％～24．7％;其它时间特别是傍晚和夜间以ESE风和SE风为主导风向,出现频率为17％～33．6％;山风持续时间长,谷风持续时间短。     

复杂地形对大理地区风场的影响研究——兼论观测、理论和数值模拟配合解答科学问题

由于观测资料不能覆盖研究所关注的高空区域,已有理论又无法解释所面对的问题,所以希望利用数值模拟来生产一套逼近真实的数据,以补充观测的欠缺。     

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。     

复杂地形边界层风场的三维局地尺度数值模拟

设计了一个基于有限元方法的中γ尺度复杂地形条件下的三维非静力边界层风场数值模式,利用该模式对河南省登封市阳城工业区周围的实际三维地形进行了数值模拟,并将模拟结果与河南省气象科学研究所的实测资料进行了对比。结果表明,模式对峡谷地形的加速作用、山体的抬升与绕流均有较好的模拟,但是对背风坡涡旋的模拟不太理想。与实测资料的对比显示,在一定的条件下,模式可以得到较好的模拟结果。     

地形对近地层风场日变化影响的数值模拟

利用修改的Mass模式和辽宁地区的地形资料,模拟了地形加热作用对辽宁地区近地层风场日变化的影响。结果表明,渤海和黄海北部海域对辽宁地区近地层风场的影响起着非常重要的作用。由于海陆加热的不同,加热冷却速度的不同以及山地地形等可产生不同的流场日变化。     

2003年渭河流域5次致洪暴雨过程的水汽场诊断分析

利用实况高空探测和地面观测资料、NCEP/NCAR再分析资料, 从水汽输送、水汽收支以及水汽含量等方面着手, 对2003年发生在渭河流域的5次致洪暴雨过程进行了对比分析, 结果表明:强降水发生时, 降水区700 hPa上的比湿值均不低于7 g/kg; 在垂直结构上, 强降水地区低层水汽含量在降水前6~12 h出现峰值, 强降水出现在高层比湿的峰值附近; 致洪暴雨过程的水汽通道与西太平洋副热带高压的位置有着明显的相关性; 渭河流域南边界是水汽的主要输入方, 主要的水汽输送层在850~700 hPa, 西边界是水汽的主要输出方。     

和田河流域气候变化特征分析

利用和田河流域和田市气象站1961-2000年的气温和降水量资料,分析了和田河流域气温和降水量的年代际以及线性趋势变化。分析表明和田河流域气候演变存在非常明显的年际和年代际变化,近40年和田市年平均气温呈上升趋势,倾向率为0．26℃／10a,降水量总体呈增多趋势,其倾向率为1．56mm／10a。20世纪90年代增温十分明显,1999年是近40年来和田河流域最暖的一年。     

FLUENT在复杂地形风场精细模拟中的应用研究

尝试将计算流体力学软件FLUENT用于复杂地形风场的精细模拟研究,进行的一系列数值模拟试验表明:由于采用了中尺度模式较少采用的计算机辅助建模、非结构化网格和有限体积法等技术,FLUENT可以实现复杂地形乃至极度陡峭地形上的风场模拟,完成普通中尺度模式难以完成的任务。相比于普通中尺度模式,FLUENT可以更为精确地描述下垫面的复杂地形特征,因而能够在小尺度范围内得到分辨率更高、且更为准确的复杂地形上的近地层风场模拟结果。     

山谷地形流场和扩散的数值研究

运用三维非表力E－ε闭合模式，模拟了山体和山谷地形下的流场、湍流场和不同位置低矮点源扩散的污染物浓度分布。发现在不稳定时湍能的热力产生率并非在任何位置都是主要的。当风速较大时，在山谷底部机械产生率也可能超过热力产生率。对污染扩散的分析表明：在近地面源条件下，稳定层结时如果出现小风，无论源在何处，都人造成一定范围内的严重污染，当污染源位于山前或山顶时，谷底的污染不剧烈。当污染源位于谷底时，无论何种层结、何种来流风速，都会造成山谷地区的严重污染。污染源位于山体沿来流方向的中心线上的谷底时，如果风速大，污染物沿回流输送；如果风速小，则沿来流方向输送。     

包头市达茂旗风区风场特征分析

利用包头市达茂旗气象站1971-2009年38a的日逐小时风向、风速的地面观测资料,对达茂旗风区地面风的平均日变化、月变化、季变化、年变化等进行分析,结果表明:从1971-2009年的年平均风速总体呈现减小的趋势;全年较大风主要出现在春季,4月份平均风速最大;从小时平均值变化曲线看出,00-13时风速逐渐增大,到13时风速达到最大后逐步减小;此外,利用位于该风区内70m测风塔小时数据分析了风速垂直变化曲线,并根据风机发电对风速的要求,分析了有效风速百分比的日变化曲线.     

Initiation and Evolution of Long-Lived Eastward-Propagating Mesoscale Convective Systems over the Second-Step Terrain along Yangtze-Huaihe River Valley

Based on the previous statistical analysis of mesoscale convective systems(MCSs)over the second-step terrain along Yangtze-Huaihe River Valley,eight representative long-lived eastward-propagating MCSs are selected for model-based sensitivity testing to investigate the initiation and evolution of these types of MCSs as well as their impact on downstream areas.We subject each MCS to a semi-idealized(CNTL)simulation and a sensitivity(NOLH)simulation that neglects condensational heating in the formation region.The CNTL experiment reveals convection forms in the region downstream of a shortwave trough typified by persistent southwesterly winds in the low-to midtroposphere.Upon merging with other convective systems,moist convection develops into an MCS,which propagates eastward under the influence of mid-tropospheric westerlies,and moves out of the second-step terrain.The MCS then merges with pre-existing local convection over the plains;the merged convection reinforces the cyclonic wind perturbation into a mesoscale vortex at 850 hPa.While this vortex moves eastward to regions with local vortex at 850 hPa,another vortex at 925 hPa is also intensified.Finally,the vortices at 850 and 925 hPa merge together and develop into a mesoscale convective vortex(MCV).In contrast,MCSs fail to form and move eastward in the NOLH experiment.In the absence of eastward-propagating MCSs,moist convection and mesoscale vortices still appear in the plains,but the vortex strength and precipitation intensity are significantly weakened.It is suggested the eastward-propagating MCSs over the second-step terrain significantly impact the development and enhancement of moist convection and vortices in the downstream areas.     

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.     

影响云南空气质量的风场特征分析

利用美国NCEP/NCAR风场再分析资料和云南高空、地面、高山风塔实测风资料,对云南地区的大气风场特征进行了分析。结果表明,云南对流层中低层大气风场常年盛行偏西气流,风向稳定,尤以西南风最多,冬-春-夏-秋四季风场变化特征明显。腾冲、思茅高空盛行风向以西风为主。云南除滇东北、滇东南和局地地形影响外,大部分地区近地面全年以盛行西南风为主。山区全年盛行风向以西南风为主。云南近地面年平均风速1.9m/s,北部大于南部,东部大于西部,冬春季风大,夏秋季风小,风速日变化特征显著。昆明地区大气边界层存在逆温现象,冬季突出,夏季微弱,秋冬春季频率高,夏季频率低。云南空气污染具有干湿季分布特点,1-5月为主要污染时段,冬春季节存在西南和东北两条污染传输通道。     

1998年长江流域洪涝的成因分析

利用1998年5~9月长江流域宜昌和武汉两个水文站的资料及暴雨前期土壤湿度情况, 分析了长江流域特大洪涝形成的原因, 并与1954年的强降水进行了比较。分析表明:洪涝的形成是多种因子共同作用的结果, 汛前持续多雨, 使得土壤潮湿和江河湖库水位偏高, 直接影响汛期暴雨区的水循环, 这是1998年长江流域特大洪涝形成的主要原因之一。     

乐山市地面风场特征及风能资源初探

利用乐山市1971~2005年整编风资料对乐山市各区县地面风场进行了全面分析,并对全市风能资源的分布情况进行了研究,旨在对今后乐山市风的预报及其相关服务有较好的帮助。     

Wind Climate Simulation over Complex Terrain and Wind Turbine Energy Output Estimation

Summary A statistical-dynamical downscaling procedure is applied to investigate the climatological wind field over a complex terrain area in central Germany. The model domain, 80×87 km, is dominated by flat terrain in the westerly and northerly part and encompasses the Teuteburger Wald and the Wiehengebirge areas with hills up to 330 m a.m.s.l. in the southeasterly region. The downscaling procedure combines a large-scale regionally representative wind statistic and a high-resolution numerical atmospheric mesoscale model. A cluster analysis of a 12-years time series of radiosonde data provides 143 clusters each being a combination of the geostrophic wind components and the vertical temperature gradient. These parameter sets constitute the reference state for highly-resolved steady-state wind field simulations with a non-hydrostatic model. Weighting the resulting wind fields with the corresponding cluster frequency gives climatologically representative frequency distributions of the wind speed and -direction. By combining the wind speed frequency distribution with the power curve of wind turbines the yearly energy output of 46 wind turbines inside the simulation domain was calculated and compared to the actual production. No bias or systematic trend in the deviation was found. The relative differences for the smallest turbines reach 100 percent with a decreasing tendency to larger units. Received November 13, 1998     

乐山市地面风场特征及风能资源初探

利用乐山市1971～2005年整编风资料对乐山市各区县地面风场进行了全面分析,并对全市风能资源的分布情况进行了研究,旨在对今后乐山市风的预报及其相关服务有较好的帮助。     

淮河流域一次MCC的环境流场及动力分析

利用卫星云图和高空风等各种天气学资料,对2006年7月2日淮河流域发生的一次中尺度对流复合体(MCC)和淮河流域暴雨天气过程进行了大尺度环境场和物理量的诊断分析。结果表明:MCC是造成暴雨的直接影响系统,对流层中层来自北方的干侵入对MCC的生成发展起着重要作用;对流层低层华北冷空气的南下锋生、对流层中低层西南气流沿锋面爬升,为MCC的生成提供了触发机制;高低空急流耦合、天气尺度经向间接次级环流圈的形成,为MCC的生成、发展和维持提供了动力条件;对流层低层能量场特征、风速风向垂直切变特征、总指数及云图弓状回波后部干侵入区的变化等,对MCC的生成和发展有指示意义。