我国东南沿岸及复杂山地后汛期降水日变化的数值研究

利用2009~2017年7~9月福建省逐小时地面加密自动站资料和2015~2017年7~9月厦门站的探空资料,通过K均值聚类法和中尺度数值模式(WRF3.9.1.1版本)理想数值模拟,分析了我国东南沿岸及复杂山地(福建)后汛期降水日变化特征,揭示了地形热力环流以及海陆风环流在热对流降水日变化形成中的作用,探讨了环境温湿廓线及风垂直廓线对热对流降水日峰值强度和日峰值出现时间的影响。结果发现:我国东南沿岸复杂山地(福建)后汛期降水日变化受地形热力环流和海陆风环流的影响和调制,白天辐射加热在复杂山地形成的局地热力环流激发出对流降雨带,午后受海风环流的影响,对流降雨带组织发展达到峰值,之后随着地形热力环流和海风环流减弱雨带逐渐减弱。武夷山及周边复杂山地的降水日变化主要受地形热力环流的影响,在午后对流降水达到峰值,夜间减弱几近消失。理想数值试验进一步证实了我国东南沿岸复杂山地地形热力环流对对流降雨的触发以及海陆风环流在山地对流雨带组织发展中的作用,环境温湿廓线以及风垂直廓线对热对流降水日峰值强度以及日峰值出现的时间具有重要影响,其中环境温湿廓线的大气抬升凝结高度、大气可降水量、大气的对流不稳定度以及大气中低层湿度分布的不同,会影响热对流降水日峰值强度,并通过影响山地热力对流触发时间,改变热对流降水日峰值时间,而环境风垂直廓线的低层气流强度和方向、中低层垂直风切变的不同,会影响地形热力对流系统的启动、组织发展和移动等特征,进而影响热对流降水日峰值强度以及热对流降水日峰值时间。     

二维平流辐射雾的数值模拟

本文采用二维非定常数值模式,模拟了大气边界层内辐射雾、平流辐射雾和在海陆交界处的平流辐射雾的形成、演变规律。研究了雾发展过程中湍流-辐射作用及风场、水汽平流和海陆风环流对雾发展影响的特点。模拟计算结果得出湍流-辐射作用是雾发展变化的主要物理因子。大气边界层风场及风场环流和水汽的平流输送对在不同地点,时刻雾的发展和强度变化也有重要的影响。     

海南岛地区海陆风的统计分析和数值模拟研究

根据实测资料统计分析海南岛地区的海陆风现象和季节变化,并利用WRF模式对全岛海陆风环流进行数值模拟。结果表明,海南岛四季代表月的月平均海陆风日为12.2 d,月平均频率约为40%,夏季最高(约49%),冬、春季相当(约41%),秋季最少(约29%);中部山区周围海陆风出现频率较高,北部丘陵地区出现频率较低。海南岛夏季的海陆风环流最强,典型海陆风日的海风环流厚度达2.5 km、陆风环流厚度约1.5 km;白天海风向岛内伸展60～100 km,在岛屿长轴附近形成强辐合带;冬季通常在岛屿中部形成偏南北向的海风辐合带;春季兼有夏季和冬季的特点;秋季海陆风的范围最小、强度最弱,主要出现在西南部山地边缘。各季陆风发展相对较弱,陆风辐合线偏向海上或在岸线附近,其范围和强度明显小于海风环流。海岛山体机械绕流作用明显,迎风面陆风时段易形成陆风锋,夏季常出现在凌晨至05—09时,弧形辐合带向海上推进约10～30 km,冬季出现在东南部沿海且强度较弱;背风面海风锋可在北部-西部的平坦地区登陆并向岛内推进,海风发展旺盛时背风面与迎风面的海风在海岛中心汇合,形成覆盖全岛的强辐合带。      

粤东沿海冬季海陆风过程的观测和数值研究

利用各种气象观测资料,研究了2010年1月28日和1月30日发生在粤东地区的两次海陆风生消的演变特征和环流背景,并通过数值模拟揭示了海陆风环流的结构特征。主要结论有:(1)两次海陆风出现时,粤东分别位于冷高压底部和入海高压后部,境内为均压场,后期随着冷高压南压或低压倒槽东移,粤东转受偏北风或偏南风控制,海陆风特点消失;(2)陆1风环流盛行时高空存在返回气流,没有贴地逆温,但在风向切变区域有逆温出现,海风环流高空无明显返回气流,无逆温出现;(3)高分辨率的模拟结果揭示,处于高压后部的海风环流在持续时间、垂直厚度和水平范围上都比高压底部的海风环流强。     

广东阳江沿海地区海陆风观测结果及其特征分析

根据我国广东阳江某大型电力工程项目前期工作中获取的气象资料，分析了该地区海陆风环流特征。结果表明该地区海陆风频率较高，但相当一部分环流较浅（尤其是春季）；海风持续时间平均为9－10小时；白天的海风比夜间的陆风要强得多，高空回流层的气流强度远小于地面入流层的强度；海陆风环流结构比较特殊，其上下层风向间以及白天的海风风向和晚上的陆风风向间大多有较大夹角，不易形成重复污染。     

辽宁绥中地区海陆风的多普勒测风激光雷达观测与特征提取

2019年3月,利用相干多普勒测风激光雷达首次在辽东湾西部绥中地区进行了风廓线测量试验。根据研究区域海岸线走向采用风向的十六分位法定义局地海风和陆风,分析和提取海陆风特征验证了多普勒测风激光雷达在春季季风间断期间观测海陆风的可行性,并计算和分析了大气边界层湍流能量的变化以及回流水平变化等特性。结果表明：1）绥中地区春季存在明显的海陆风环流特征,测风激光雷达观测海陆风出现的时间与地面自动气象站观测的数据较为一致,符合海陆风日的定义。2）海陆风日发生时,水平局地回流指数（RF）较小,1.2 km以下的RF值小于0.5,使得污染物循环累积,较易形成雾霾天气;但是海风时大气边界层的高度可达1 km以上,有利于低层大气污染物向高层扩散,减轻低层大气污染。研究结果为该地边界层参数化方案的设计和污染的防治提供了参考依据。     

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。     

南沙区海陆风环流的特征及其对气温和能见度的影响

对南沙区海陆风环流的季节分布、持续时间等特征及其对夏季最高气温和2月能见度的影响进行了统计分析。结果表明:南沙区海陆风环流较明显,发生比例最高集中在2、7和8月。海风和陆风互相转化的时段特征明显:陆风转海风主要发生于10:00—14:00,海风转陆风主要时段为18:00—次日01:00。通过海陆风环流对高温天气的影响分析表明,南沙地区夏季只有海陆风环流遭到破坏时才会出现高温天气。在海陆风日,海风和陆风的风向转变对南沙能见度的变化有一定的影响。     

海陆风识别方法研究进展

对近20年国内外海陆风环流研究中主要采用的海陆风日识别方法进行了回顾总结.根据研究中所采用资料类型的不同将识别方法分为:①应用常规资料识别,②应用大气遥感资料识别,③应用数值模拟结果间接识别.在第1种识别类型中,从影响海陆风形成的主要因子入手,将海陆风日识别标准归结为6项,并分别对各项进行了具体分析;在后两类的讨论中主要评述了几种典型的海风日识别方法的优势和不足.     

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。     

中国北方4月沙尘暴与西风环流的关系

选用中国185个气象站建站～2000年历年各月沙尘暴日数资料，分析了近40年来中国北方4月沙尘暴的气候特征及其对西风环流异常的响应，并对4月多、少沙尘暴年的前期和同期大气环流特征进行了对比分析。结果表明：我国北方4月沙尘暴日数在全区域空间尺度上具有较好的一致性，在区域尺度上存在东西反位相差异。沙尘暴总体在减少。多沙尘暴年，欧亚大气环流的经向度加大，我国北方高空纬向西风位置偏南、强度偏强；少沙尘暴年，大气环流的经向度减小，高空纬向西风位置偏北、强度偏弱。进一步研究发现，前一个月的流场特征及高空纬向风分量可作为预报下一个月沙尘暴日数的指标。     

三维非静力中─β尺度动力学预报模式的应用 Ⅱ:海陆风的数值模拟

本文利用已建立的三维非静力中－β尺度动力学预报模式［1］，以1993年9月3日为实例，模拟研究深圳大鹏湾海岸地区地形的动力和热力效应形成的海陆风环流特征。模拟结果与实测资料合理的一致，并且表明：起伏地形对垂直流场及低层风场影响较大；不规则海岸线对地面流场的走向有显著影响；海角的辐散（或辐合）较强；地面温度波的振幅直接影响到海陆风环流的强度；海陆风转换期间，风速较小风向多变。     

我国东部季风区夏季持续非绝热加热的特征分析和数值试验

首先用NCEP/NCAR再分析资料统计了我国东部季风区华南、江淮、华北的夏季持续非绝热加热情况, 然后针对非绝热加热的主要贡献因子凝结潜热进行不同区域的数值试验, 从而探讨了各区凝结潜热加热对大气环流的可能影响途径。所有数值试验都揭示了凝结加热可以首先在对流层中低层的加热区附近激发气旋性异常, 然后异常向东北传播, 并最终在中高纬地区形成正负中心相间的波列状结构, 这在一定程度上体现了潜热加热能的向东向极频散过程。此外, 不同个例年试验结果的差异说明了大气环流对凝结加热的最初响应情况比较复杂, 很大程度上依赖于加热初始阶段的大气环流场, 而呈现出与垂直环流结构相类似的异常分布是可能的响应方式之一。     

第十四讲 大气环流动力学问题

大气环流一般是指大规模的大气运行现象,它的内容甚为广泛,关于它的定义和所讨论的问题也因人而异。 从全球尺度来看,环绕地球上的大气经常维持着沿纬圈的东西风带及与之相联系的平均经圈环流;在地球球面的固定地理区域,有一些永久的或半永久的系统中心形成;在几周的时间过程中,半球范围的大气变化经常出现准周期性的指数循环,发生阻塞形势的建立和崩溃;上述三个现象是大气环流中重要的基本问题。     

福建惠安沿海大气扩散特性的数值分析与模拟

用福建惠安地区的实测气象资料,结合风场诊断、轨迹分析和随机游走模拟方法,分析惠安核电厂所在地小尺度(40 km×40 km)范围内的大气扩散特性,并与现场扩散示踪实验数据比较.结果表明,该地区的扩散输送总体受天气系统和海陆风环流二因子影响.研究范围内的风场,在水平方向的空间变化不大,扩散烟流基本平直.海陆风环流因子所致的风场时间变化和风向摆动对当地扩散有重要意义.随机游走模拟方法较好地反映出当地大气扩散的定量特征,但复杂地形与海岸气象条件的联合作用,仍使模拟结果与示踪实验结果的统计比较显得离散.     

基于WRF模拟的晋江市海陆风特征分析

随着沿海城市的快速发展,城市气候环境恶化,研究弱大气环流背景下的海陆风对改善城市环境具有重要意义。以晋江市为例,利用站点风要素观测数据,结合海陆风判别条件,提取并分析了两个典型海陆风日海陆风的基本特征;采用WRF与Noah陆面过程模式耦合,选用BEP多层城市冠层模型,对典型日进行了风场模拟。从模拟结果中分解出局地风,在验证海陆风现象的基础上,分析了海陆风特征的空间分布规律。结果显示:WRF模拟的逐小时局地风向时序与实测情况吻合较好,通过了信度为0.05的显著性检验,但局地风速模拟值与实测值存在显著差异,平均达到1 m/s。从WRF模拟结果提取的海、陆风起始和终止时间、持续时间与实际情况存在一定差别。两者持续时间在空间上的变化与各自起始时间的空间变化一致,且未明显出现随离岸距离增加,海陆风减弱的现象。上述结果表明,WRF能够较好地模拟海陆风日的风场特征,尽管对海、陆风速的模拟还存在一定的不确定性,但所得结论对晋江市城市规划和微环境改善有参考意义。     

北京稳定天气条件下城市边界层环流特征数值研究

采用科罗拉多大学和MRC／ASTER共同开发的区域大气模拟系统（RAMS）对北京地区稳定天气条件下的个例进行数值模拟,通过对数值模拟结果与观测事实的比较以及敏感性试验,分析了北京城市边界层环流特征和环流影响因子在环流发展过程中的作用。结果表明：①在山谷风环流和热岛环流相互作用下形成了北京城市边界层流场特有的局地环流。②热岛中心在决定边界层环流的辐合区位置上起相对较大的作用,边界层环流的强度和发展高度由山谷风强度和热岛强度共同决定。     

登陆台风降水的大尺度环流诊断分析

强度相似的登陆台风造成的强降水可能差异很大.为研究大尺度环流对登陆台风降水的影响,利用热带气旋年鉴和NCEP/NCAR再分析资料,运用动态合成分析方法,对比分析了登陆后48小时内降水特征迥异而强度、路径相似的两组登陆台风的大尺度环流特征.合成分析结果表明,西南气流的水汽输送对台风降水至关重要,造成大范围强降水的台风往往在登陆后仍与深厚西南急流相连并持续很长时间.高空强辐散场是登陆台风造成大范围强降水的一个基本动力特征.造成强降水的登陆台风其环境场的上升气流不仅强,其气旋性环流的伸展高度高且能长时间维持.登陆台风造成降水的范围和强度与登陆前台风下游大陆环境大气的稳定度有关.下游高温高湿的大气有利于能量尤其是潜热能的大量补充,对强降水增强和维持都十分有利.因此,大尺度环流对登陆台风降水有明显影响.其中,与台风相连的西南急流强度和深厚程度是最重要的因子,高低空辐散辐合强度、台风及环境风场结构以及台风下游大陆上空大气湿热状态等都是需要加以考虑的.     

凤山寒露风分析与预报模式

在制作我县寒露风预报方案过程中,发现本县寒露风与太阳黑子、大气环流及前期地面气温等因素有较好的联系。据此,本文对此种联系作一粗浅分析,并以有关因素制作寒露风预报模式,应用于实践预报服务工作。 一、太阳黑子、大气环流与寒露风的统计关系 众所周知,寒露风实质上是秋季“寒露”季节前后从北方南下的强冷空气团。它的出现以及强度、范围等,是与大气环流状态密切联系的。从气候学角度来讲,大气环流状态的变化,是由辐射因子和环流运动的相互     

冬季北半球大气活动中心环流指数资料简介

1概况 大气活动中心（atmospheric center of action,ACA）是月平均海平面气压（sea level pressure,SLP）场中全年或季节性出现在特定地理区域的巨大高压、低压系统。ACA在很大程度上决定了所在区域气候及其季节变化,它们的异常及遥联与大范围大气环流和区域气候异常关系密切,是大气环流异常与短期气候预测的重要研究对象。为了简洁、定量地描述逐年冬季北半球ACA的主要特征（面积、强度、位置）,