摩擦层中湍流系数

摩擦层中湍流系数,利用风标的分布,可以测定之。1902年,爱克曼创立了摩擦层中风标螺线,利用风标螺线,可以测定摩擦层中的湍流系数。1953年,莱赫特曼考虑了气压场随高度的变化,即热成风的因素,获得了良好的结果。但是,莱赫特曼公式之应用,只限定于恒态吹流,或恒态均匀温压场的条件之下,方能准确使用。这样是在一般情况之下难以满足的。关于摩擦层非恒态问题,1947年赵九章、裘碧克曾经讨论过。本文仅就非恒态湍流系数测定问题予以进一步探讨。并得到了较有广泛意义之公式。而莱赫特曼公式,系属温压场恒态,温压场中温度、压力梯度在均匀情况之下,该公式之特解。爱克曼范式,系属气压场稳定,温度梯度恒态为零时,该公式之特解。这样,该公式的计算,使得湍流系数测定工作精确化和广泛化。 最后,本文作了一些实际资料的计算与分析,和讨论在自然环境中湍流系数的变化。     

三江源地区夏季-10℃层高度变化及云垂直结构特征

利用三江源地区沱沱河、玉树、达日3个探空站的探空资料对1999—2021年-10 ℃层高度时间变化趋势、突变时间进行了研究,同时对该地区2021年云出现频率和云垂直分布特征进行了研究,并探讨了-10 ℃层高度、云层垂直结构与降水的关系。结果表明:(1)近20 a来三江源地区夏季08时和20时的-10 ℃层高度平均值分别为7 014.1、7 201.6 m,并呈显著上升趋势。突变检验分析确定三江源地区夏季08时-10 ℃层高度出现突变是从2009年开始,20时出现突变是从2012年开始。(2)08时三江源地区夏季云层结构较为复杂,20时三江源地区夏季主要以单层云为主,6—8月平均出现频率分别为35%、42%、39%。从三江源地区夏季云顶高度、云底高度和云层厚度来看,7月云顶高度最低、云底高度最高、云层厚度最小。(3)三江源地区夏季-10 ℃层位于该地区云层中下部。产生降水时-10 ℃层高度主要集中在7 200~7 800 m,云层厚度在4 000~11 000 m。三江源地区夏季降水量与-10 ℃层高度、云顶高、云层厚之间存在显著的正相关,与云底高存在显著的负相关。-10 ℃层高度与云顶高度、云层厚度间存在显著的正相关;与云底高度间相关性不显著。     

从雷达上的0℃层亮带看西藏高原层状云降水事实

本文利用雷达回波资料,分析了西藏高原0℃层亮带的特性,证实了西藏高原层状云降水的存在。并且简述了层状云降水的几种演变形式。     

高速公路路面摩擦气象指数预报方法

根据目前不同气象条件下高速公路路面摩擦系数的测试结果,分析了吉林省高速公路路面摩擦系数的主要影响因素及其与天气之间的关系。结果表明:天气变化是使高速公路路面摩擦系数在短时间内发生显著改变的最主要因素。定义了与气象条件有关的路面摩擦气象指数,根据其对车辆安全行驶的影响,制定了吉林省高速公路路面摩擦气象指数的等级划分标准,研究探讨了根据天气条件预报高速公路路面摩擦气象指数的方法。     

夏季巴丹吉林沙漠残余层与深厚对流边界层的关系研究

利用2012年7月"巴丹吉林沙漠陆气相互作用及其对区域气候的影响研究"实验所得到的观测资料和中尺度气象模式WRF,对夏季巴丹吉林沙漠对流边界层高度发展的特征及其影响因素进行了研究。结果表明:(1)2012年7月在巴丹吉林沙漠连续观测到厚度超过3500 m的深厚对流边界层,其最大高度可达4000 m以上;当这种深厚对流边界层出现之前,当地中低层大气(1000~4000 m)存在近中性的残余层,而在没有近中性残留层出现时,即便地表感热通量较大,当天最大对流边界层高度却明显偏低;(2)WRF模式模拟结果表明残余层稳定度和对流边界层高度之间的负相关关系在空间区域成立,残余层位温直减率与当地对流边界层高度在时间和空间分布上都呈现显著的负相关关系;残余层位温直减率与对流边界层高度的空间相关系数最大值可达-0.51;(3)观测和模拟结果均表明残余层稳定度会直接影响由感热通量产生的对流边界层的发展效率,进而影响对流边界层的最大高度。通过研究发现,除感热通量外,近中性的残余层是巴丹吉林地区深厚对流边界层出现的关键条件之一。     

夏季西藏高原对北半球定常行星波形成的热力作用

本文应用一个包括Rayleigh摩擦、Newton冷却与水平涡旋热力扩散的准地转34层球坐标模式来研究西藏高原对夏季北半球定常行星波形成的热力作用. 计算结果表明夏季位于西藏高原上空的热源对于北半球夏季定常行星波形成的热力作用要比高原地形的动力作用大得多. 本文还计算了夏季北半球地形与热源强迫所产生的定常行星波与等高面上定常扰动系统的分布,其计算结果与由实际观测所得到的分布比较一致.     

青藏高原及其下游地区降水厚度季、日变化的气候特征分析

利用10年的TRMM卫星降水雷达观测资料, 首次对青藏高原及其下游平原及海洋地区降水厚度的地区差异进行了对比分析, 并对青藏高原及其周边地区对流和层云降水厚度的水平分布及其日变化和季节变化进行了统计分析, 结果表明: (1) 青藏高原地区对流和层云降水厚度都要比下游平原地区更为浅薄, 东部海洋地区对流降水厚度比平原地区小, 而层云降水厚度与平原地区相当。青藏高原及其下游平原地区对流降水厚度的日变化特征非常明显, 海洋地区对流降水厚度日夜差异则不大。层云降水厚度在各地区的日变化特征都不明显。青藏高原、下游平原及海洋地区对流和层云降水厚度的季节变化都非常明显, 从冬至夏, 对流和层云降水逐渐变得深厚, 而从夏入冬, 对流和层云降水则逐渐变得浅薄。(2) 青藏高原及其周边地区对流和层云平均降水厚度的分布形式和降水量分布具有较好的对应关系, 降水量大的地区其降水厚度一般较为深厚, 降水少的地区则降水厚度比较浅薄。对流和层云降水厚度存在明显差异, 对流降水一般要比层云降水深厚。青藏高原及其周边地区降水厚度水平分布的日夜差距不大, 但季节变化非常明显, 且与气候系统的季节变化紧密相关。     

近水面层温、湿、风廓线和湍流交换规律

本文分析了官厅水库近水面层的温、湿、风廓线规律,指出水面的波浪状况对廓线规律有影响。给出了中性层结时水面粗糙度、动力摩擦速度及阻力系数与风速和浪高的关系。得出了适用于水面的层结订正函数。还分析了不稳定层结条件下的温度廓线规律,并对温、湿、风廓线的相似性问题进行了讨论。     

基于CERES资料的东亚地区单层卷云物理特性时空分布特征

利用2003-2016年的CERES SSF（Clouds and the Earth"s Radiant Energy System Single Scanner Foorprint） 数据，对东亚不同区域的单层卷云物理特性进行研究。结果表明：（1）单层卷云量在东亚地区为25％-46％，低值区分布在青藏高原和云贵高原；单层卷云云厚多为1.2-2.4 km，除南部地区外，东亚其他区域的单层卷云在冬季较厚。（2）东亚地区单层卷云冰粒子等效半径范围集中在22-32 μm，东部海域年平均值在14年中均为最大。冰水柱含量范围集中在12-30 g/m2，西部地区为主要高值区，14年的年平均值均大于24 g/m2。（3）单层卷云光学厚度的高值区（1.7-2.1）分布在青藏高原及其附近，低值多出现在西太平洋上空。东亚五个子区域的云光学厚度均在春季较大。     

模拟多年冻土活动层厚度对气候变化的响应

在气候变化背景下,活动层厚度的变化会对多年冻土区水文,生态,寒区工程等产生较大的影响.本研究利用中科院气候系统模式CAS-FGOALS-g3和陆面过程模式CAS-LSM模拟分析了活动层厚度的变化趋势和相对变化.结果表明:活动层厚度整体上呈现出增加的趋势.1979-2014年,多年冻土区活动层厚度的区域平均为1.08 m...     

西藏地区OLR分布特征

根据美国NOAA极轨卫星观测得到的射出长波辐射资料(Outgiong Longwave Radiation,简称OLR)分析了西藏高原及其附近地区各月的辐射气候特征,指出:高原冬季OLR为低值区,与降水对应关系较差,主要反映了高原冬季气温低,为冷源;高原夏季为雨季,多阴雨天气,OLR值也较小,且高原夏季降水与OLR存在较好的反相关.OLR的演变特征反映了北半球大气环流调整,同时也反映了高原热力特征的变化.合成分析了西藏高原多雨年和少雨年OLR分布差异,发现夏季旱涝与印度洋东西部对流强弱分布以及印度季风槽、副高等强度和位置变化有密切的关系.     

MEMS表面加工中材料层厚度电学测试结构

微机电系统（MEMS）表面加工工艺中的材料层厚度是决定MEMS器件性能的重要参数之一,如多晶硅结构层厚度和牺牲层厚度,直接决定了MEMS器件的机构性能和结构的纵向移动范围,因此对材料层厚度进行测试和工艺控制监视是极具意义的.当前的材料层厚度测试大多采用光机械的方法,因其测试方法复杂、设备昂贵、测试时间长且很难集成到一个工艺控制监视（PCM）系统中,提出一种新颖的材料层厚度电学测试结构,该测试结构具有结构简单、测量方便并且便于MEMS测试系统集成的特点.通过软件对测试结构和测试模型进行闭环验证,结果表明,模拟值与理论值有较好的一致性.     

毫米波雷达资料融化层亮带特征的分析及识别

云的融化层亮带位置、厚度及其回波强度的垂直结构变化信息对于云和降水物理研究、人工影响天气指挥和效果评估,数值模拟云参数化均有非常重要的意义。为了了解云层融化层高度的精确位置,根据云雷达在广东、河北、吉林等不同云过程总计456个例分析(其中确认融化层明显个例34次),系统分析云雷达探测到融化层亮带宏观参量的统计情况,包括融化层厚度、反射率因子在融化层强度变化、退偏振因子在融化层的强度变化,并提出了一种结合垂直探测的云雷达探测到的雷达反射率因子(R)和退偏振因子(Ldr)垂直廓线数据,根据参量在融化层附近显著变化特性,识别零度层亮带高度和厚度的算法。同时选取个例对应观测时刻探空资料观测的0°层高度进行对比,反演的融化层高度等参数同实际情况比较接近,位于探空资料观测的0°层下方,而且退偏振因子对融化层的敏感程度大于反射率因子。     

1979年印度夏季风活跃、中断和撤退时期欧亚上空风场和温度场的变化

本文对1979年夏季印度西南季风活跃、中断和撤退时欧亚地区大范围环流和温度场进行了分析。结果表明,该年季风活动的变率与欧亚中高纬环流形势的演变有明显关系。季风活跃期,高空西风带显著北移,西藏高原上空有高空反气旋环流建立、发展,苏联西部阻塞高压发展、维持;季风中断期,西藏高原西部有高空槽存在;苏联西部阻塞高压减弱、崩溃或有高空槽发展;季风的撤退也与东亚冷空气活动关系密切。     

山地中尺度环流中的大气边界层湍流摩擦效应

建立了一个三维原始方程数值模式，模拟在光滑下边界和无滑脱下边界两种情况下，山区中尺度环流的演变过程，指出在弱层结条件下，边界层湍流摩擦效应有利于流场的分离和涡旋偶极子环流的发展；在强层结条件下，表面摩擦效应削弱了分离气流和涡旋性环流的强度，但使其范围扩大。边界层湍流摩擦效应引起的分离流场和尾流区环流与非粘性动力过程引起的流场分离现象，虽然从其表现形式上看完全相同，但是其形成则是由完全不同的物理机制所控制。边界层湍流摩擦效应在上述两种分离流场的演变过程中表现出完全相反的作用。地转科氏力的调整作用在山地背风坡上促进了气旋性辐合环流的发展，而抑制了反气旋性环流的发展。     

城市冠层上下大气湍流特征分析

利用兰州市榆中县城市冠层架设的3台涡动相关仪(EC)观测大气湍流资料,分析了城市冠层上下不同下垫面湍流通量和不同风向范围内湍流动能变化特征,之后对城市冠层上下3台EC观测湍流动能最小、最大分布方向上分别对应的最小最大湍流动能的风速谱进行了研究,进一步检验了局地相似理论在城市冠层上下的适用性。结果表明:(1)城市冠层之上水泥、砖石等构成下垫面和城市冠层之内草坪下垫面观测感热通量、摩擦速度较为接近,观测潜热通量、CO2通量在白天差异明显。(2)城市冠层之上的湍流动能总体上大于冠层之内,冠层之上气流来向的上风向较为开阔时湍流动能较大,而冠层之内气流来向的上风向为街道口时湍流动能较大。(3)城市冠层之上的湍涡尺度大于冠层之内,城市冠层小尺度湍涡风速谱在惯性副区基本符合-2/3次方关系,且准各向同性,大尺度湍涡风速谱在惯性副区不符合-2/3次方关系,且各向异性。(4)不稳定层结下,城市冠层上下无量纲速度方差与稳定度基本满足1/3次方局地相似关系,稳定层结下不满足;城市冠层上下无量纲温度、湿度、CO2浓度方差在所有层结下均不满足-1/3次方局地相似关系。(5)近中性层结下,城市冠层上下u、v、w方向无量纲速度方差分别为3.52,3.03,1.49和2.62,2.22,1.50。     

利用MODIS资料反演兰州地区气溶胶光学厚度

借助6S模式对MODIS的蓝光(0.46μm)、红光(0.66μm)和中红外(2.1μm)通道进行了行星反照率对地表反射率和气溶胶光学厚度的敏感性试验, 并对蓝光和红光通道的路径辐射对行星反照率的贡献做了数值试验; 计算了MODIS的蓝光、红光和中红外通道在兰州市及其周围地区的地表反射率, 检验了Kaufman给出的三个通道地表反射率之间的关系。检验结果表明, 在兰州周围地区蓝光通道与中红外通道地表反射率之间的关系与Kaufman给出的关系比较符合, 对于兰州周围大范围区域都是适用的。利用此关系通过6S模式进一步反演了兰州城市及其附近地区 1×104 km2 范围内的气溶胶光学厚度, 反演结果较为合理。     

斜压不稳定问题中的摩擦和对流凝结加热作用:线性理论

Pedlosky,J.利用两层准地转模式,在无摩擦的β平面和有摩擦的f平面上分别讨论了纬向基本流的斜压不稳定问题。本文在此基础上作了改进,讨论β平面上具有摩擦和对流凝结加热的斜压不稳定问题。文中只给出线性部分的结果,非线性部分将另文发表。所得结果均可用临界切变(U_C)—波数(A~2)曲线表示,再由此分析线性斜压不稳定问题中β效应、摩擦和对流加热的作用和影响。分析指出,β效应不但起着增稳作用,还与摩擦和对流加热作用相结合使临界曲线发生不对称现象,即绝对值相同的正负切变其稳定性可以不同。摩擦(r)亦起着增稳作用,但是弱摩擦和β效应相结合,反而比无摩擦时β效应的稳定性要小。对流加热(m)总是起着斜压不稳定增长作用,并且当其强度m>1时使得摩擦作用亦变成减稳.在m<1而且上下层都有摩擦的条件下,本模式具有A~2=1~2的长波截断。而短波截断的波数随加热增强(m→1)而无限增加。在临界曲线族上,还出现了中波截断。     

夏季西藏高原与落基山脉对北半球定常行星波形成的动力作用

本文应用一个包括Rayleigh摩擦、Newton冷却与水平涡旋热力扩散准地转34层球坐标模式来研究夏季西藏高原与落基山脉地形强迫对于夏季北半球定常行星波形成的作用. 计算结果表明:夏季北半球地形强迫所产生的定常行星波的振幅与位相分布与冬季的分布是很不一样的,夏季地形强迫所产生的定常行星波主要集中在亚热带的对流层,并且可以发现纬向波数k=1与k=2的振幅在高纬度存在着第二峰值.计算结果还表明了夏季西藏高原与落基山对于夏季定常行星波的形成起了重要作用.     

2010年夏季北京零度层亮带特征统计

零度层亮带对研究层状云降水机理和人工影响天气作业具有意义,应用风廓线雷达对北京2010年4-9月不同类型的降水进行观测,提出了针对北京地区的亮带识别算法,通过订正的亮带识别算法对降水数据进行亮带识别,得到了延庆地区亮带出现的高度、持续时间以及和降水量、降水类型的对比等数据.根据统计结果得到了2010年夏季北京延庆地区融化层的分布特征,回波强度最大值主要出现在36～40 dBz之间,亮带厚度主要为1000～1500m,上下边界速度差值主要为4～5 m·s-1.