边界层流场和地形特征对青岛奥帆赛场午后海风影响的研究

奥帆赛是奥运会唯一以自然风为动力的竞赛项目,而北京奥运会期间的8月,青岛的风速是一年中最小的,因风速过小致使帆船竞赛地法进行的情况时有发生。鉴于青岛的弱风与海陆风的发展状况关系密切,文中分析8、9月青岛奥帆赛和残奥帆赛期间竞赛海域海陆风的发展条件,并用高分辨率数值模式对相关个例进行了模拟试验研究。结果发现,地面背景气流、边界层中上部径向气流和周围地形、海陆分布等边界层特征,都对竞赛海域海陆风的发展产生影响。其中晴天时,地面西风、弱的北风和东风、均压场环境以及边界层中上部弱的北风条件等,都是竞赛海域海风发展的有利条件;而地面南风(无论大小)、强的北风以及边界层中上部较强的南风和很强的北风等,则是海风发展的不利条件。此外,当地面为东北风时,位于竞赛海域上游的崂山对地面风速有阻挡减弱的作用,从而有利于海风的发展;地面为南风时,崂山和浮山等地形强迫气流在竞赛海域附近向左右分为两支,胶州湾和崂山湾侧向海风(东南风)急流发展又加大了这种分流作用,导致竞赛海域常减小为弱风,使比赛无法进行。以上结论在2008年奥帆赛和残奥帆赛气象保障预报服务中得到运用。     

成都市边界层流场和大气污染的基本特征

从资料中分析出成都市流场分布特征和“热岛效应”引起的辐合流场。从风的垂直结构及平均风速廊线反映出大气污染有明显季日变化。     

复杂地形条件下三维多源浓度场模拟

目前，国内外使用的大气扩散模式很多，主要的是高斯模式及对它的各种订正形式。高斯模式的前提条件是污染物浓度符合正态分布，是适用于开阔平坦地形上的中小尺度模式：由于高新模式的局限性，对于复杂地形和复杂流场情况下的天气扩散问题，更多地采用烟团模式或K模式，     

地形对中尺度边界急流的影响

本文研究了两层流的浅水波模式,并考虑了地形的作用,当背景场为大尺度经向地转流υ_g时,在山地或海岸附近可以形成一类中尺度边界层急流,其特征宽度为Lc=L_0C_0/(υ_g+β_g~*/2f),式中 c_0=(g~*H)~(1/2),L_0=c_0/f为Rossby变形半径,β=-h_s/x为地形坡度。当地转流和山脉坡度满|υ_g+β_g~*/f|>c_0时,中尺度边界层急流中的惯性重力波可以产生超高速不稳定。对于向北的地转流(υ_g>0),山脉东坡有利于形成强而窄的边界层急流和出现超高速不稳定。对于向南的地转流(υ_g<0),在山脉的西坡也会出现同样的情形。     

初始场估计共轭同化方法的精确化

通过例子,说明对偏微分方程模型使用共轭同化方法时,同周期性条件的重要性,提出尽可能精确地使用共轭同化方法于偏微分方程模型的办法及对有些方程不含ｅ↓ｕ／ｅ↓项时,其相应差分方程模型精确共轭同化方法。     

低层流场非线性相互作用的中尺度特征

本文着重讨论环境流场自身非线性动力结构产生涡散场之间的相互作用,它使涡散场能量趋于集中,其水平分布也呈现中尺度特征。通过实例分析指出,在对流层低层两个非线性量-ξD和的时、空变化特征与暴雨有一定的关系,说明它们对环境流场初始扰动的形成有不可忽视的作用。为此作者建议可作为暴雨诊断量作用。     

山区复杂地形条件下的风场分析

利用实测资料对山区复杂地形条件下风场的一般特征和局地性特点作了计算分析,详细分析了山谷风的时空变化规律,比较了山谷风演变的不同阶段以及不同季节的特点和差异.     

沿海复杂地形区域之大气污染分析与预测

以深圳大鹏半岛为代表(大鹏炼油厂是该区域主要污染源),探讨了山地、海陆综合影响下之大气污染分析预测方法,提出了适用于南方沿海丘陵地段的大气环境预测模式,其主要内容包括两部分:(1)地形调整风场模式及风场特征;(2)复杂地形扩散模式。分析表明所得出的结果是比较合理的。     

复杂地形对对流混合层的影响

用发展后的混合层模式研究下垫面（地形和地面热力）的不均匀性对混合层结构的影响。数值实验表明,在保持了混合层模式简便和实用等特点的同时,发展后的混合层模式能够很好地反映复杂地形对混合层厚度和风速的影响。     

贵州山区山谷地形大气边界层夏季风温廓线结构特征分析

利用2006年夏季在贵州省绥阳县进行的系留气艇高空探测及超声脉动风速仪监测试验资料,分析了贵州山区边界层风温垂直廓线的结构特征,结果显示：（1）绥阳县500m以下空间平均温度基本上随高度递减,500～1000m之间等温层和逆温层出现频率较高;（2）山区边界层内风向随高度变化复杂,风速廓线一般遵循随高度递增的规律,1000m至边界层顶风速有逐渐减小的趋势;（3）该地区山谷风环流明显,并随气层不稳定程度的增加而递增,在夜间达到最大。     

本溪复杂地形条件下三维多源SO2浓度场模拟

用差分方法求解三维大气平流扩散多源方程,模拟了本溪地区SO2浓度的时空分布。通过1999年1月19日的模拟结果与监测值对比表明:模拟结果比较准确地反映了SO2浓度的实际变化情况;由模拟计算可知,本溪地区SO2的污染很严重,且SO2浓度的时空分布有明显的日变化。10:00以前的浓度值比较大,10:00之后浓度值逐渐减小,到18:00左右浓度值又慢慢变大。     

复杂地形低风速气象特征分析

利用13个地面站和1个100 m气象塔的全年实测资料分析湖南中北部丘陵地区中尺度范围的低风速气象特征。结果表明：（1）该区域低风速出现频率高,小于15 m/s的风速出现频率年均达416%;（2）低风速与地形情况密切相关,区域内西部山地的低风速出现频率明显高于东部平原地区;（3）低风速的出现具有日变化特点,典型出现时间段是夜间至次日上午;（4）低风速条件下10 min平均风向多出现大角度变化的情况,60°以上的风向变化频率可达20%～30%。（5）水平风向标准差在低风速情况下明显增大,但观测仪器性能会对小风结果产生影响。     

复杂地形上气象场对空气质量数值模拟 结果影响的研究

利用WRF模式三种边界层参数化方案(YSU、MYJ、ACM2)产生的气象场分别驱动多尺度空气质量模式CMAQ,对兰州市西固区冬季2005年1月27日至2月2日期间SO₂和NO₂浓度进行了数值模拟,将模拟结果与同期监测的污染物浓度进行对比分析,结果表明:WRF模式不同边界层参数化方案模拟输出的气象场驱动CMAQ模式所模拟的SO₂和NO₂浓度均可以反映出污染物的时空变化特征,CMAQ模式具有模拟复杂下垫面高分辨率污染物输送特征的能力;WRF模式的边界层参数化方案选为局地与非局地闭合方案(ACM2)时,模拟的气象场驱动CMAQ模式得到的空气污染物浓度分布特征最优,这主要是由于ACM2的湍流输送机制较为合理,模拟的边界层低层气象场更接近实际,从而可以较好地模拟污染物的输送特征;当CMAQ模式的垂直混合方案与WRF模式的湍流输送方案一致时(均采用ACM2方案),模式间的兼容性好.     

湖北省中尺度试验区地形对气象要素场的综合影响

本文分析了试验区特殊地形的热力、动力作用,得到了与地形尺度相当的平均意义下的地形风环流系统,揭露了它的演变规律及散度场的时空特点,发现地形风辐合场与试验区降水有关。最后讨论了试验区温压距平场的时空特征和试验区地形对气象要素场的综合影响。     

典型复杂地形风能预报的精细化研究

选取江苏和内蒙古分别作为中国沿海滩涂与内陆复杂高原山地的典型地形代表,通过中尺度模式WRF V3.3.1两种不同边界层参数化方案(YSU/MRF)的对比检验,选择WRF/Noah/YSU作为典型地形的风场预报系统,并利用该预报系统对2010年研究区域分别进行了1 km水平分辨率、10 min时间分辨率的48 h风场滚动预报,进一步通过功率谱检验、风向风速玫瑰图检验、季节变化检验,以及日变化检验表明,WRF/Noah/YSU的风场预报方案能够较准确地预报出测风塔的风场特征和风场的能量频谱分布,风场的日变化与季节变化的预报特征基本与测风塔观测结果一致。预报系统对春、秋季的预报效果优于夏季,日变化的预报效果因地形而异,无统一变化规律。     

复杂地形下太阳总辐射空间订正方法——以四川省为例

利用四川省158个气象站2016-2019年逐小时2 m气温、相对湿度、地面气压、能见度等观测数据,通过SMARTS模式计算并积分得到逐月晴天太阳总辐射,建立晴天太阳总辐射随海拔高度的变化关系,将该关系应用到1990-2019年太阳总辐射空间插值订正中,并对订正效果进行验证,结果表明:晴天太阳总辐射随海拔高度呈对数增加...     

夏季多年平均及个别年份低层流场的准周期扰动分析

利用ＥＣＭＷＦ的１９８０￣１９８６年多年平均及１９８０年的低层纬、经向网络点资料对季内振荡方差进行了分析，给出了多年平均及个别年份流场中季内同斯振荡强度的对比特征及其在低伟和中高纬地区的差异。为动力学诊断和理论研究夏季风的年际差异提供线索。     

大地形上边界层流场的动力学研究

本文应用边界层气象学中Estoque数值模式关于湍流交换系数及分层的处理方法,求得了大地形存在时定常边界展方程的零、一级解析解,并用来得到大地形存在时边界层的散度场、垂直速度场,改进了前人的结果。     

新源县复杂地形下的风电场风场结构特征分析

利用新源县风电场周边气象站及测风塔观测资料、ERA5-Land再分析资料和数值模拟结果,分析新源县风电场的风场结构特征。结果表明：（1）风电场周边气象站的逐小时10m风速均呈现出早、晚偏低,中午偏高的变化规律。喀拉布拉镇站和公安农场站的风向主要以东风和南风为主,肖尔布拉克沟站的风向则以南风为主。测风塔4302的风速随着高度变化不明显。测风塔4301-4306均存在南风和北风,但各风向占比有一定差异。随高度升高,测风塔南风风向呈现出东南转西南的趋势。（2）ERA5-Land资料不能很好地再现研究区域风场变化。（3）数值模拟的风场变化具有一定山谷风特征。夜间的风向以东南风为主,白天则低海拔河谷地带风吹向山顶,北部谷风逐渐主导东北风向。20时,风电场区域主要以西北风为主。