A comprehensive physical pattern of land-air dynamic and thermal structure on the Qinghai-Xizang Plateau

According to the boundary layer observations of three stations (Garze, Damxung and Qamdu) and relevant earth satellite, radiosonde and surface observations during the intensive observational period (IOP) of the second Tibetan (Qinghai-Xizang) Plateau Experiment of atmospheric science (TIPEX), the land-air physical process and dynamic model on the Tibetan Plateau were comprehensively analyzed in this study. The dynamic characteristics of boundary layer and the rules of turbulent motion on the plateau were illustrated. The characteristics of distributions of wind speed and direction with mutiple-layer structure and deep convective mixed layer on the plateau, the strong buoyancy effect in turbulent motion on the plateau on which the air density is obviously smaller than on the plain, and the Ekman spiral and its dynamic pump effect of the plateau deep boundary layer have been found. The local static distribution of water vapor and the horizontal advection of water vapor in the plateau boundary layer were studied. The abnomal thermodynamic structure on the plateau surface and boundary layer, including the plateau strong radiation phenomenon and strong heating source characteristics of the middle plateau, was also analyzed. The authors synthesized the above dynamic and thermodynamic structures of both surface and boundary layers on the plateau and posed the comprehensive physical model of the turbulence and convective mixture mechanism on the plateau boundary layer. The characteristics of formation, development and movement for convective cloud cluster over the plateau influencing floods in the Yangtze River area of China were studied. The conceptual model of dynamic and thermodynamic structures of turbulent motion and convective plume related to the frequent occurrence of "pop-corn-like" cloud system is given as well.     

半干旱地区吉林通榆"干旱化和有序人类活动"长期观测实验

简单介绍了吉林通榆"干旱化和有序人类活动"长期观测实验,该实验站同时也是国际协同加强观测计划(CEOP)的地面观测站.分析了2002年10月～2003年3月(CEOP-EOP3)非生长季观测到的近地面层微气象及能量通量资料.结果表明,在非生长季,半干旱地区农田和退化草地下垫面近地面层能量收支基本一致;感热通量占主要地位,占净辐射通量的70%左右;潜热通量及地热流都很小,通常小于30 W m-2.土壤温度日变化主要集中在地表以下20 cm土壤层,20 cm以下土壤温度日变化很小,但存在明显的季节变化.在非生长季,土壤表层10 cm厚度内,草地下垫面土壤体积含水量比农田大;20 cm以下深度土壤体积含水量的日变化很小,同样存在季节变化.     

基于单纯形优化方法的大气污染物总量控制模型

在总结大气污染物输送扩散模型和大气污染物排放总量模型的基础上 ,建立了基于线性规划单纯形方法的总量模型 ,并对多源正态烟流模型的适用性进行了检验。采用该模型计算了河北省唐山市高新技术开发区大气污染物排放总量 ,结果表明 :在平原地区 ,该模式简捷实用 ,可用于大气环境容量及规划研究。     

对流边界层中过山气流的数值模拟

采用ARPS4.0非静力中尺度气象模式模拟了对流边界层中气流过山引起的地形波,讨论了地形及大气条件改变对其的影响.模拟表明,当大气边界层是对流边界层时,气流过山引起的地形强迫,仍能在上部稳定层结中造成足够的垂直扰动,产生向上传播的重力内波,重力内波引起的波动阻力仍不可忽略.     

大风条件下城市冠层流场模拟

发展了基于k-ε湍流闭合方法的城市冠层流场模式,建筑群采用多孔介质来表示,对气流的阻力以形式阻力来描述,采用该模式模拟北京市一个小区的流场,并将模拟结果与北京325 m气象塔观测资料进行比较,结果表明:在大风情况下,计算风廓线与观测拟合风廓线比较吻合.该模式可以用于大风条件下城市冠层流场的模拟.     

科尔沁沙地流动沙丘与玉米地辐射特性比较分析

利用2001年夏季内蒙古科尔沁沙地地区大气边界层实验观测资料，对比分析了流动沙丘和临近流动沙丘的玉米地两种典型下垫面的辐射通量特征。结果表明:流动沙丘和玉米地地区的总辐射与大气逆辐射相近，差异不足2%。净辐射、地表反照率、有效辐射存在较大差异，流动沙丘的净辐射明显小于玉米地，其中反照率差异的贡献约为60%，长波辐射差异的贡献约为40%。流动沙丘的反照率、有效辐射明显大于玉米地，反照率高出中国西北HEIFE实验沙漠地区约10%，有效辐射则小于沙漠地区。     

大理苍山—洱海局地环流的数值模拟

利用耦合了湖泊模型的WRF_CLM模式模拟了秋季大理苍山—洱海地区的局地环流特征。结果表明:模式对近地面温度、风向、风速的模拟与观测基本一致,模拟结果能较好地再现该地区山谷风和湖陆风相互作用的局地环流特征。在秋季,大理苍山的谷风起止时间为08:00~17:00(北京时,下同),湖风起止时间为09:00~19:00。局地环流受高山地形及洱海湖面影响明显,山谷风形成早于湖陆风1 h,夜间山风、陆风强盛于白天谷风、湖风。白天苍山谷风与洱海湖风的叠加作用会驱动谷风到达2600 m的高度,而傍晚最先形成的苍山山风则会减弱洱海的湖风环流。夜间盆地南部在两侧山风、陆风的共同作用下,形成稳定而持续的气旋式环流。日出以后,对流边界层迅速发展,边界层高度逐渐增高。陆地17:00温度达到最高,边界层高度也达到峰值2000 m,之后逐渐降低。日落后形成稳定边界层,边界层高度在夜间基本保持在100 m。相对于陆地,湖面白天边界层高度低300 m,夜间边界层高度高100 m。     

珠峰绒布河谷近地面层气象要素及湍流通量变化

利用2006年5～6月和2007年5～6月中国科学院HEST大气科学实验在珠峰绒布寺河谷野外观测期间获得的观测资料,分析了珠峰地区河谷近地层风向、风速、温度、湿度和CO2的日变化特征,讨论了珠峰北坡冰川风和山谷风的特点以及高原地表辐射、地表反照率和近地层湍流通量的变化特征.结果表明:在复杂地形和特殊下垫面影响下,珠峰绒布河谷地区近地面层各个气象要素和湍流通量日变化特征显著,并且明显存在冰川风和山谷风复合的局地环流,冰川风对该地区地气间物质能量交换起着重要作用.     

夜间稳定边界层中小尺度地形激发的形式阻力和波动阻力

通过求解含有摩擦耗散的线性化大气动力学方程组,得到了在夜间稳定大气边界层中小尺度地形产生的波动阻力和形式阻力的解析解.结果表明边界层中的稳定度、风速和湍流状态、边界层厚度、上部残余层中的稳定度和风速以及地形高度和坡度,都会影响波动阻力和形式阻力的大小,应在数值模式的参数化方案中给予考虑.分析还表明,当地形坡度减到一定程度时,形式阻力可以忽略不计.