绿洲冷岛的行星边界层结构

本文利用行星边界层二维定常数值模式研究了绿洲冷岛的温度、水平风速、涡旋系数和比湿的结构。并且分析了背景场层结稳定度与冷岛的关系。     

不同土壤湿度条件下绿洲边界层特征的敏感性试验

应用NCAR的非静力平衡中尺度数值模式MM5V3．6,设计了三种不同土壤湿度对金塔绿洲边界层的特征影响的敏感性试验。结果表明：土壤灌溉后地表温度和气温升温率较灌溉前有所减小。土壤湿度越大,绿洲温度越低,绿洲的“冷岛效应”越显著。绿洲灌溉后地面感热通量较灌溉前偏低,潜热通量比灌溉前高;土壤湿度越大,这种差异越显著。土壤湿度为0．35时,绿洲能够很好地表现绿洲特性,维持其自身的发展。绿洲边界层高度在灌溉前后有很大的变化。随着土壤湿度的增加,绿洲的边界层高度逐渐降低。这种较低的边界层对绿洲起到了保护作用,它将绿洲的能量与水分保存任较低的边界层中,促进了绿洲的进一步维持和发展。     

金塔绿洲大气边界层特征的数值模拟研究

利用美国NCAR中心的天气研究与预报模式WRF(weather Research and Forecast Model),对金塔绿洲的环流场、温度场及湿度场结构及其日变化进行了较为全面细致的模拟研究,WRF模式很好地模拟出了绿洲一沙漠环流的日变化特征和这种局地热力环流的空间结构,模拟再现了绿洲“冷岛效应”和邻近绿洲的沙漠“逆湿”等边界层特征．模拟还发州了白天绿洲湿度场“凹型槽,,式分布的特征。     

复杂下垫面模拟域大气边界层非局地闭合模拟研究

在非局地闭合大气边界层模拟研究基础上,选取黑河实验研究资料（HEIFE）,利用二维模式对绿洲和沙漠交界地区的内边界层结构进行了模拟研究,模式考虑了两种下垫面条件下动力、热力特性的不同,并加入了湿度及水汽通量的预报。模拟结果表明:二维非局地闭合模式能得到合理的TIBL结构的基本特征,包括平均场、湍流场等,并能模拟给出一些由下垫面特性形成的大气现象,如沙漠地区逆湿现象的生消过程、绿洲的冷岛效应、绿洲与沙漠因热力差异而形成的局部环流形势等细致结构,符合沙漠站白天观测事实的典型特征。     

SOME NEW UNDERSTANDINGS OF LAND-SURFACE PROCESSES IN ARID AREA FROM THE HEIFE*

The survey for the HEIFE(Atmosphere-Land Surface Processes Experiment at Heihe River Basin,Western China) is given in the paper.The following basic subjects for land-surface processes in arid areas are studied:(1) the general characteristics of the energy budget on ground surface in arid areas;(2) the parameterization of the land surface processes;(3) the interaction between oasis and its desert circumstances,a special phenomenon in arid areas.The analysis shows that the sensible heat flux in the surface energy budget is in the majority,and the latent heat flux may be neglected.The influence of atmospheric stratification stability on the turbulent transfer of energy and substance must be considered in parameterization of land surface processes in arid areas.The "cold island effect" phenomenon in oasis and the "humidity inversion" phenomenon in desert near oasis are the result of the interaction between them.The results would improve the understanding of land surface processes in arid areas.     

Analysis on the Interaction between Turbulence and Secondary Circulation of the Surface Layer at Jinta Oasis in Summer

The kinetic energy variations of mean flow and turbulence at three levels in the surface layer were calculated by using eddy covariance data from observations at Jinta oasis in 2005 summer.It is found that when the mean horizontal flow was stronger,the turbulent kinetic energy was increased at all levels,as well as the downward mean wind at the middle level.Since the mean vertical flow on the top and bottom were both negligible at that time,there was a secondary circulation with convergence in the upper half and divergence in the lower half of the column.After consideration of energy conversion,it was found that the interaction between turbulence and the secondary circulation caused the intensification of each other.The interaction reflected positive feedback between turbulence and the vertical shear of the mean flow.Turbulent sensible and latent heat flux anomaly were also analyzed.The results show that in both daytime and at night,when the surface layer turbulence was intensified as a result of strengthened mean flow,the sensible heat flux was decreased while the latent heat flux was increased.Both anomalous fluxes contributed to the cold island effect and the moisture island effect of the oasis.     

基于均值—标准差改进的滨州市多时相热岛强度变化分析

为探究山东省滨州市热岛强度的时空分布及其变化特征,通过2001、2009和2018年夏季的3期Landsat数据实现地表温度反演,并基于热岛强度定义对传统的均值—标准差分级法进行改进,能够较好地消除因背景数据不一致而导致不同时期热岛强度数据难于对比的问题.在此基础之上,分析热岛效应及其变化的时空分布特征,并结合土地利用...     

2014-2017年西安市城市热岛、冷岛精细化时空特征分析

选取1971—2017年7个国家级气象站的气温资料,分析年代际气温变化特征及城郊温差、城县温差;选取2014—2017年103个国家考核区域气象站及7个国家级气象站逐时气温资料,利用标准化相对气温法,研究西安市城市热岛、冷岛的年、季平均空间分布特征,以及逐日热岛、冷岛变化规律。结果显示:1971—2017年城区、郊区和郊县气温均呈上升趋势,城区增温速率最大,郊县增温速率最小,进入21世纪后,城市热岛效应较为显著。西安市城市热岛、冷岛现象明显,且均呈"多中心"特征,热岛中心多为老城区及旅游中心,建筑物面积和人口密度占绝对优势;冷岛中心多为地势较高、水域绿被覆盖较大、非人口密集区的秦岭坡脚线附近。城区代表站的年、春季、夏季、秋季基本处于平稳状态,年、春季、夏季06—07时热岛强度最大,秋季、冬季23时热岛强度最大;郊区代表站和郊县代表站的年及四季热岛、冷岛强度均有明显的日变化特征,且变化趋势相反;郊区代表站10时热岛转为冷岛,春、夏季16—17时转为热岛,年及秋、冬两季19—20时转为热岛;郊县代表站年、春季、夏季06—07时冷岛强度最大,秋季、冬季2时冷岛强度最大,08时后冷岛开始减弱,12—13时为最弱后开始增强。     

敦煌绿洲夏季边界层特征的数值模拟

使用美国NCAR新版MM5V3．6非静力平衡模式,采用三重嵌套方法,模拟研究了沙漠绿洲的环流及边界层特征。并且与无绿洲试验进行了比较。结果表明：沙漠中的绿洲在夏季是一个冷源,地面感热通量和潜热通量与周围的沙漠地区存在较大差异。在绿洲区,感热通量小,潜热通量大;在沙漠区,感热通量大,潜热通量小。绿洲边界层顶低,沙漠边界层顶高。绿洲可以改变沙漠地区的大气稳定度,使得原来大气层结不稳定的沙漠地区出现较稳定的大气层结。沙漠绿洲改变了原有沙漠地区的环流结构及温、湿场的分布,使得在绿洲上空大气下沉,沙漠上空大气上升,从而产生了绿洲上空大气干冷,沙漠上空大气暖湿的边界特征。绿洲边缘的沙漠形成的较大的湿气柱围绕着绿洲,起到了保护绿洲的作用。沙漠绿洲低空呈现辐散气流,使得绿洲上风方的沙漠地区风速减小,绿洲下风方的沙漠地区风速增大。     

湿地小气候效应特征研究

湿地对局地小气候具有调节作用,研究湿地小气候效应特征能更具体地了解湿地对局地小气候的影响。本文以河北省衡水市的衡水湖为例,利用衡水市11个常规气象观测站数据,通过对湖区及湖区外各季节不同气象要素的对比,对衡水湖各个季节的小气候效应进行了分析。结果表明:（1）衡水湖具有冷岛效应、湿岛效应和风岛效应,能够调节周围的气候特征;（2）衡水湖的小气候效应具有季节特征,衡水湖各季节平均的冷岛效应由强到弱依次为春季、冬季、秋季、夏季,湿岛效应由强到弱分别为夏季、春季、秋季、冬季,风岛效应由强到弱依次为春季、夏季、冬季、秋季,春季小气候效应最强;（3）衡水湖的小气候效应具有昼夜特征,夜晚的冷岛效应强于白天,湿岛和风岛效应正相反,白天的强度大于夜晚。     

天津市城市热岛效应的综合性研究

近几年,我们采用较先进的仪器设备,进行了天津市城市热岛效应的综合性探测和红外线航空遥感测量。并对地面和低空城市热岛强度、厚度和结构进行了分析。结果表明,白天低空热岛强度比地面热岛强度强。并有冷湖现象;在城市内,热岛是由一些小热岛群组成;我们还用能量平衡模式对城市热岛的结构进行了研究。     

Research on the microclimate characteristics and cold island effect over a reservoir in the Hexi Region

On the basis of analysis of the microclimate characteristics over a reservior in the Hexi Region, a new concept for the effect of the lake cold island is advanced. The physical mechanism and practical significance of the effect have also been analyzed.     

海南岛冬季低温冷害的气候特征

分析表明,海南岛冬半年日际气温的变化幅度很大,平均气温很难表征海南岛冬季“冷”的气候特征,从冬季农作物生长角度出发,统计了海南岛（以海口为例）发生低温冷害的气候概率,提出海南岛存在的“相对的冬季”进一步,引进“冷指数”替代平均气温来表征海南岛冬季的“冷”,对冷指数的主要成分分析表明：（１）以五指山脉为界,海南岛南,北两区在冬季存在明显的冷暖差异,山北地区发生低温冷害的气候概率明显大于山南地区,在科     

夏季金塔绿洲风环流的数值模拟及结构分析

利用中尺度数值模式MM5，替换了模式第三重嵌套模拟域中金塔绿洲及周围地区与实际不符的植被类型，对2004年7月5日金塔绿洲效应进行了较为成功的模拟。模拟结果显示：白天绿洲是一冷源，这一现象可维持到3000m左右，临近地面沙漠绿洲温差最大，冷中心强度由低层向高层逐渐减弱；气压距平场低层为沙漠低，绿洲高，较高层则反之，转变发生在1300m。低层绿洲风盛行，随高度增加，辐散风渐弱；750hPa以上转为以背景风为主，存在向绿洲中心辐合的趋势；距平风场低层为辐散风，高层为辐合风，绿洲中部风速较小，越远离风场辐散（辐合）中心，风速越大；沙漠上为上升气流，绿洲基本上全为下沉运动所控制，但剖面图上显示绿洲上并不是只有一个闭合中心，且绿洲上、下沉运动的顶部高度也不一致，绿洲中心最低，两侧逐渐增高。最大下沉运动出现在绿洲边缘；绿洲低层分布着强度均匀的辐散区，而沙漠上则为零散辐合区，750hPa辐合区开始侵入绿洲，700hPa时绿洲基本为辐合区，绿洲边缘辐合最强，沙漠以辐散为主，分布少许辐合中心。比湿同湿位温具有相似特征，在一定高度以上，在下沉气流的作用和西风背景场的影响下等值线形成低槽形状，低槽中心从高层向低层、由西向东偏移。     

沙漠-绿洲大气边界层结构的数值模拟

利用美国NCAR新版中尺度MM5V3．6非静力平衡模式,采用三重嵌套的模拟方法,模拟研究了沙漠绿洲的环流及边界层特征。结果表明：在没有西风气流背景的影响下,绿洲沙漠环流和大气边界层结构是对称的。沙漠绿洲改变了原有沙漠地区环流结构及温、湿场的分布,绿洲上空大气下沉,沙漠上空大气上升,从而产生了绿洲上空大气冷干,沙漠上空大气暖湿的边界层特征。绿洲边缘形成了由干到湿的强湿度梯度带围绕着绿洲,起到了保护绿洲的作用。在有西风背景气流的影响下,绿洲沙漠环流和大气边界层结构是非对称的。但是,西风背景气流的存在可以破坏绿洲系统对称的环流结构,不利于绿洲系统的稳定发展。     

RAMS模式在金塔地区非均匀下垫面上的适用性研究

为检验RAMS模式在金塔地区的模拟性能, 首先选2005年7月2~3日金塔地区的一次晴好天气过程, 然后利用RAMS及MM5模式对该过程进行了48 h三重嵌套的数值模拟, 最后对金塔绿洲、 戈壁及沙漠点近地面各变量的模拟值及实测值进行了对比分析。结果表明： RAMS模式对绿洲、 戈壁和沙漠不同下垫面近地面温度的模拟表现良好, 基本模拟出了近地面相对湿度的日变化趋势, 较好地模拟出了绿洲\_沙漠环流引起的绿洲“冷岛效应”和临近绿洲的戈壁与沙漠上空的“逆湿”现象; RAMS模式对绿洲下垫面潜热通量的模拟比感热通量更接近实况, 而对戈壁和沙漠下垫面感热通量的模拟好于潜热通量, 三种下垫面上净辐射的模拟都与观测值较接近; 同MM5模式的模拟结果比较, RAMS模式对非均匀下垫面净辐射、 感热通量的数值模拟更优于MM5模式。这表明RAMS模式在金塔地区应用的可行性。     

非均匀下垫面边界层的观测和数值模拟研究(I):冷岛效应和逆湿现象的完整物理图像

利用HEIFE、DHEX和GAME/Tibet 3个观测试验和部分常规气象站观测资料,分析了下垫面非均匀条件下产生的冷岛效应和逆湿现象的完整物理图像以及它们对地表能量和五水转化的影响.分析结果表明,下垫面非均匀特征对五水转化有着明显的影响;冷岛效应和逆湿现象是下垫面非均匀性的必然结果,它们在自然界普遍存在;现有陆面过程模式很难刻画冷岛效应和逆湿现象,通常现有陆面过程模式很难将冷岛效应中的热量平流转化成蒸发潜热,同时陆面过程模式也混淆了逆湿现象和发生在下垫面上的大气水的冷却凝结.这些评述将有助于今后非均匀陆面过程的进一步研究.     

A two-dimensional and steady-state numerical model of the planetary boundary layer

In this paper, a two-dimensional and steady-state numerical model of the planetary boundary layer is developed. It includes the horizontal deformation of the eddy exchange coefficients and horizontal turbulence exchange. The difference between the structure of the heat island and cold island is analysed using this model.     

1980～2017年厦门地区小时尺度极端降水特征分析

利用1980～2017年厦门逐小时降水资料和NCEP再分析资料,分析厦门地区极端降水事件的气候特征,并初步讨论其成因。研究结果表明:1）极端降水事件的年发生频率呈现减少的趋势,厦门岛的减少趋势要比内陆更为显著。2）小时尺度的极端降水事件在较小尺度空间内无论是发生频率还是强度都存在明显的区域性差异,内陆地区在发生频率和强度上均高于厦门岛,但强度的平均值一致。3）造成极端降水事件的天气系统有4类,分别是热带气旋型、冷式切变型、西南风气流型和低槽冷锋型。随着城市抗灾能力的提升,对极端降水预报的要求也不断提高,基于小时值的结论可以为未来厦门地区极端降水事件的预报提供参考基础,进而提升预报的有效性和针对性。