山谷城市大气边界层结构及输送能力

利用甘肃省—中国科学院科技合作项目“兰州市大气污染及对策研究”于2000年12月10～17日在兰州市城区用系留气球观测的大气边界层风速、风向、温度、湿度资料以及同期自动气象站观测资料和常规气象站辐射观测资料等,分析了山谷城市边界层大气的风速、温度、湿度结构特征,揭示了兰州市上空日夜维持的大气逆温的结构特征及其强度和分布特征的动态规律。提出了形成兰州山谷这种特殊大气逆温层的各种客观环境因素。最后还给出了在兰州市目前的小气候和地理环境条件下边界层大气的总体稳定度和Froude数的特征,由此初步定性讨论了兰州市大气边界层湍流运动和水平平流运动这两种主要输送形式的输送能力。     

山谷城市的近地层大气湍流谱特征

山谷城市地区的大气湍流结构研究至今报道很少.本文根据兰州市一次观测实验,对各风速分量谱、温度谱以及动量和感热通量的协谱进行了分析.结果表明,尽管仪器的安装高度较低(6.45m),湍谱特征仍与平坦均匀下垫面得到的一些典型结果基本一致,从而认为,在类似地区进行湍流通量等的直接观测时,对观测高度和地点的选择,可以不必象一些文献要求的那样高.     

太阳辐射在大气中的衰减

本文根据世界气象组织仪器和观测方法委员会第八届会议通过的大气界外的太阳光谱辐照以及最新的臭氧和分子散射的光谱透明系数等资料,计算了各种大气中的太阳辐射强度。分析了减弱太阳直接辐射诸因子的影响。并提出了正确计算水汽吸收辐射量和气溶胶减弱辐射量的方法。同时还建立了便于普遍应用的和具有足够精度的计算太阳辐射强度的简易方法。计算值和实测值比较结果良好。     

利用RAMS模式对山谷城市冬季局地风场的数值模拟

利用美国科罗拉多州立大学和MRC/ASTER发展的中尺度数值模式RAMS, 采用三重嵌套的方法, 模拟研究了兰州山谷地区局地环流特征。结果表明： （1）兰州市近地面流场以偏东风为主, 在城市东西部之间的狭窄地带, 风速相对较大些, 在东西部山谷城市中心区域有大片的静风区; 冬季兰州市山谷夜间是辐合流场, 白天是辐散流场。受城市热岛环流的影响, 白天热岛环流抑制谷风环流, 夜间增大山风环流, 夜间的山风风速大于白天的谷风风速。（2）白天, 兰州市区山顶和山谷之间上空气柱以下沉气流为主, 这主要是由于地形作用使得白天盛行谷风环流和山峰加热作用的共同影响。夜间, 兰州市区山顶和山谷之间上空以上升气流为主, 这主要是由于地形作用使得市区和山谷在夜间盛行山风环流, 但是冬天夜间兰州市区和山谷上空有较厚的逆温层存在, 抑制了气流的上升运动。（3）在午后13：00左右, 兰州市区山谷从近地面到400 m高度, 辐散场在逐渐减弱, 在510 m左右的高度转变为辐合场; 皋兰山顶上空从近地面到400 m高度, 辐合场在逐渐减弱, 在510 m左右的高度转变为辐散场。在凌晨01：00左右, 兰州市区山谷从近地面到400 m高度, 辐合场在逐渐增强, 到400 m高度达到最强, 从400 m到510 m高度又逐渐减弱; 皋兰山顶上空从近地面到220 m左右的高度, 辐散场在逐渐减弱, 在400 m左右的高度辐散场转变为辐合场, 从400 m到510 m左右的高度, 皋兰山顶的辐合场逐渐增强。     

WRF模式对山谷城市边界层模拟能力的检验及地面气象特征分析

利用先进的WRF中尺度模式中3种边界层参数化方案(YSU、MYJ和ACM2),模拟了2005年1月25~28日兰州市冬季地面温度和风速的变化,并与同期系留探空和自动气象站的实测资料进行了对比分析。结果表明:对兰州冬季大气边界层地面温度日变化的模拟,局地闭合的MYJ方案优于非局地闭合的YSU和ACM2方案;3种方案模拟的夜间位温廓线较好,白天的较差;在边界层低层,考虑局地和非局地闭合的ACM2方案模拟的位温廓线与观测值比较一致;在边界层上部,局地闭合的MYJ方案则更适合于描述大气湍流对位温垂直分布的影响;3种边界层参数化方案模拟的兰州地区冬季温度场空间分布特征相似,但MYJ方案模拟的夜间温度低于YSU和ACM2方案,白天则高于YSU和ACM2方案。     

利用RAMS模式对山谷城市兰州冬季湖泊效应的数值模拟

利用美国科罗拉多州立大学和MRC/ASTER发展的RAMS中尺度气象模式, 以NECP再分析资料为初、 边值条件, 在兰州城区东面设计了有湖和无湖两个试验, 做了72 h三重嵌套模拟试验, 分别模拟了两种情况下冬季兰州山谷地区的湖泊效应和大气边界层特征。模拟结果表明： （1）白天兰州山谷地区谷风在14：00强度达到最大。加入湖泊后, 14：00湖风强度增大, 湖风对谷风没有明显影响, 只对湖区及岸边附近的风场有影响。兰州山谷地区20：00以后山风开始出现, 到05：00左右北山山风的风速大于南山山风。05：00以后南山山风风速增大, 山谷以偏西风为主。加入湖泊后, 陆风也在夜间02：00左右表现的最为明显, 陆风和山风相互叠加, 导致兰州山谷东部地区西风风速增大; （2）加入湖泊后, 对周围地区气温的影响表现为夜间有增温作用, 增温作用随着离湖泊的距离渐远而减弱。在靠近湖区处夜间的近地面逆温强度减弱; （3）加入湖泊后, 对靠近湖面处空气相对湿度的影响表现为减小, 对靠近湖西岸陆地上近地面空气相对湿度的影响表现为先减小后增加, 这一点在夜间表现的最明显, 对靠近湖面处空气绝对湿度的影响表现为增加; （4）加入湖泊后, 湖区的净辐射和感热通量都减小, 湖的东西两岸的净辐射和感热通量都增大。在22：00到凌晨05：00之间, 靠近湖西岸的陆地上净辐射和感热通量也有所增大。     

气溶胶大气对太阳辐射的吸收

大气气溶胶对大气吸收太阳辐射的影响有许多人研究过。目前计算大气吸收太阳辐射的数值模式多数仍忽略大气气溶胶的作用。大气气溶胶一方面本身吸收太阳辐射;一方面对太阳辐射多次散射,使阳光在大气中传输更长的路程,增加了吸收物质对太阳辐射的吸收。计算表明:大气气溶胶对大气吸收太阳辐射的作用是显著而不能忽略的。     

人为热源和城市绿化对冬季山谷城市边界层结构影响的数值模拟

为了探讨人为热源和城市绿化对城市边界层的影响,本文在RAMS模式中引入周期性日变化的人为热源和人工改变下垫面状况,初步模拟分析了人为热源和城市绿化对城市边界层结构的影响.结果表明:人为热源具有明显的增温效应,增强了城市的湍流交换,白天增加了大气不稳定度,促进了混合层的发展,夜间降低了大气稳定度,减弱了城市夜间逆温.城市绿化减小了地表反照率,增加了到达地面的净辐射,模拟期间土壤冻结,增加的净辐射其中一部分以感热的形式来加热大气;绿化后地气之间的湍流交换增强,增加了大气不稳定度,减弱了白天高空逆温;本文还讨论了不同绿化布局对白天高空逆温的影响以及人为热源和城市绿化之间的非线性相互作用.     

平流层大气对太阳辐射能的吸收

本文讨论了如下三个问题:1.设计了一套计算平流层大气对太阳辐射吸收的计算公式。2.讨论了利用平面层大气来代替曲率大气对太阳辐射吸收引起的误差。3.计算了1,7月份太阳对平流层大气的加热。     

一个改进的理想大气太阳辐射计算模型

文章选取多个国外应用广泛、得到公认并且其主要的大气消减过程都有单独的透射率公式的宽广谱太阳辐射机理模型,在理想大气下将各模型的透射率(T_R、T_O、T_UM)以及直接辐射、散射辐射与精确的谱模型SMARTS逐一进行严格的比较、评述。在此基础上选取模型精确度较高的METSTAT模型,对模型中的相对光学质量、臭氧吸收透射率、均一混合气体吸收透射率等存在的缺陷和不足进行逐一修正,获得一个改进的理想大气太阳辐射模型METSTAT_M。经过严格的比较,METSTAT_M模型优于其他模型。     

在大城市上空大气边界层特征

用大气边界层模式定量地估计城市建筑物的影响,考虑了决定城市大气中杂质扩散的气象参数的动力和热力作用。对莫斯科的边界层的计算,得到了具体日期的粗糙度、大气边界层外部和内部的气象参数以及气象要素和边界层湍流特征的垂直剖面。给出了在城市建筑物的影响下热状况和环流状况参数变化的定量估计。     

河谷城市小风条件下的近地层湍流特征

利用兰州城市和郊区皋兰县冬季同期的湍流观测资料,分析了城市和郊区的湍流强度、脉动速度标准差和湍流的欧拉时间积分尺度等湍流特征量,并与其他地区的湍流观测量进行了对比,从而揭示了兰州河谷城市小风条件下的大气湍流特征。     

大气对AVHRR通道反射太阳辐射各向异性的影响

在不同太阳天顶角及不同地表条件下,通过辐射传输计算,考察了大气对NOAA/AVHRR可见和近红外通道辐射强度各向异性转换系数的影响。结果表明,在地表为朗伯面的情况下,大气气溶胶有增强辐射强度的各向异性和改变辐射强度角分布型式的作用。     

关于云和云天大气对太阳辐射的吸收异常

本文是关于云和云天大气对太阳辐射吸收异常问题的一个综述，总结了到目前为止的对水云异常吸收的一些解释，指出这些解释的合理性和缺陷。本文的重点在于介绍近年来论争激烈的有云大气的异常吸收问题，对存在和不存在增强吸收的两种截然相反的观点都做了较详细的评述。     

大气中气溶胶对太阳辐射光谱分布的影响

本文给出了在波长300～560毫微米(Hμ)范围内测定总辐射和散射辐射的光谱分布成果,分析了气溶胶对辐射量及其光谱成分的影响.     

云层与气溶胶对大气吸收太阳辐射的影响

云通过辐射过程对地气系统的能量平衡起着特别显著的调节作用 ,是影响天气、气候以及全球变化的重要因子。近年来 ,有云大气对太阳短波辐射的“异常吸收”又成为云—辐射研究中的一个争论热点。有云大气的短波吸收受到多种因素的影响 ,关于这方面的研究还不够充分。本文通过计算 ,从理论上探讨了若干因素的组合对大气吸收的综合影响。在计算中 ,同时考虑了不同太阳辐射波段、不同太阳入射天顶角、不同云顶高度以及不同下垫面的影响 ,并考虑了包含大气分子、气溶胶和云滴的吸收与散射 ,以及在近红外波段大气自身的热辐射等过程 ,阐明了云与气溶胶在不同波段对大气吸收太阳辐射的影响。     

广西南宁市太阳辐射变化特征及影响因素分析

利用南宁市太阳辐射站1986～2011年的太阳总辐射、日照时数资料,分析南宁市太阳总辐射的气候变化特征.另外,利用南宁站同期的低云量、地温等要素,计算这些要素与太阳辐射的相关系数,采用最小二乘法拟合出各月的线性关系,分析其对太阳总辐射的影响.     

大气的本底污染

大气的本底污染,是指远离城市及工业区而不受局地污染源影响的大气平均污染状况。大气的本底污染可以反映各个区域内,因人类活动的影响而造成的大气成份的长期变化,也可以反映对气候变迁有特殊意义的全球大气成份的长期变化,还可以用以与局地严重污染的空气质量进行比较。