山峰加热效应的数值试验研究

已有的资料分析和理论研究表明,山峰加热效应是形成冬季兰州市白天脱地逆温的主要原因。本文利用中尺度数值模式MM5,从数值试验角度研究了兰州市白天温度场和环流场的结构特征。模拟结果表明:冬季,白天日出后的皋兰山峰相对于周围空气是一个热源,在环流场的配合下,皋兰山峰的暖空气向市区上空输送,与河谷温度较低的冷空气形成了白天的脱地逆温;理想"削山"试验的结果表明,山峰海拔越高的山体,加热效应越明显,山谷城市的大气逆温强度和稳定度随着山峰海拔高度的降低而减小。数值试验结果进一步验证和补充了观测和理论分析的结论。     

黑河实验(HEIFE)──对干旱地区陆面过程的一些新认识

综合介绍“黑河地区地气相互作用野外观测实验研究（ＨＥＩＦＥ）”的概况。系统分析干旱地区陆面过程的一些基本问题，它们是：（１）干旱地区地表面热量平衡的基本特征：干旱地区蒸发量很小，地表热量平衡中以感热为主．潜热可以忽略不计。（２）干旱地区陆面过程参数化问题：干旱地区能量和物质湍流输送的参数化必须考虑层结影响，否则将造成严重误差。（３）干旱地区一种特殊现象──绿洲与沙漠环境的相互作用：绿洲的“冷岛效应”和临近绿洲沙漠或戈壁的“逆湿现象”是这种相互作用的结果。这些研究结果将加深我们对干旱地区陆面过程的认识。     

组合法确定近地面层湍流通量和通用函数

本文发展了确定近地面层湍流通量的组合法,得到了它们的一般表达式。并用这种方法确定近地面层MO相似性函数。利用ITCE的观测资料作为实例计算,结果表明这种方法是可行的。     

开展干旱环境动力学研究的若干问题

根据目前干旱环境研究的现状，提出了“干旱环境动力学”的概念及其科学问题提法、研究方法论和研究途径，为干旱环境动力学的建立提供了一个科学框架。干旱环境系统是地球系统的一部分，建立干旱环境动力学，应以地球系统科学的基本原理为出发点。但它应着重研究地球系统科学中十至百年时间尺度干旱环境发展规律和趋势，特别是人类活动在该时间尺度内对干旱环境的影响。为了研究干旱环境问题，自然科学领域的地理科学、生物科学、大气科学、水文和水利以及地质学等必须形态统一的观点和普适的方法论，从而形成相对独立且学科交叉的干旱环境动力学。气候动力学已相对成熟，干旱环境动力学建模可以气候动力学为基础。建模成败的关键是如何将生态过程物理化和化学化，如何建立水文子系统、生态子系统和土壤子系统的数学模型，并与气候动力学模式相互耦合。     

砧状积雨云发展的一个动力学分析

本文在考虑了水汽凝结的反馈影响后,用近似方法求出了积云动力学方程组的解。对解的一个数值计算表明:积云强烈的发展最后必然会使云顶出现砧状结构,从而发展成砧状积雨云。     

黑河实验(HEIFE)能量平衡和水汽输送研究进展

It is a review about advance of research on energy budget and transportation of water vapour in the HEIFE area. A basic model, the cold island in oasis and the inverse humidity phenomenon in desert, about interaction of oasis with desert environment is established. The major disturbance of the oasis to observation in the desert is the latent heat flux that is an ignored value in the energy budget on ground surface in the desert. Consequently, it is representative of the arid region to have measured energy budget at the gobi station and desert station in the HEIFE area.     

非均匀下垫面边界层的观测和数值模拟研究（Ⅰ）：冷岛效应和逆湿现象的完整物理图像

利用HEIFE、DHEX和GAME／TIbet3个观测试验和部分常规气象站观测资料，分析了下垫面非均匀条件下产生的冷岛效应和逆湿现象的完整物理图像以及它们对地表能量和五水转化的影响。分析结果表明，下垫面非均匀特征对五水转化有着明显的影响；冷岛效应和逆湿现象是下垫面非均匀性的必然结果，它们在自然界普遍存在；现有陆面过程模式很难刻画冷岛效应和逆湿现象，通常现有陆面过程模式很难将冷岛效应中的热量平流转化成蒸发潜热，同时陆面过程模式也混淆了逆湿现象和发生在下垫面上的大气水的冷却凝结。这些评述将有助于今后非均匀陆面过程的进一步研究。     

非均匀下垫面边界层的观测和数值模拟研究（Ⅱ）：逆湿现象的数值模拟研究

研究了逆湿现象，针对陆面过程模式的缺陷，利用文献[1]给出的逆湿现象形成的物理模型，设计了新的陆面过程参数化方案。该新方案成功地模拟出厂发生在绿洲附近的沙漠上的逆湿现象，模拟结果与实际观测的结果相互吻合，这表明所建立的新的陆面过程参数化方案是可行的。这些结论将为今后非均匀陆面过程研究提供有益的启示。     

对流边界层的Lyapounov稳定性分析

针对一个简单的大气边界层干热对流模式,根据耗散结构理论及Ｌｙａｐｏｕｎｏｖ第二稳定性理论,分析了热对流边界层的热力学和动力学稳定性,并将二者结合构造了一个广义Ｌｙａｐｏｕｎｏｖ函数,进而在小扰动下给出了边界层的非平衡定态（参考态）发生不稳定的临界Ｒａｙｌｅｉｇｈ数和对流得以发展的临界浮力加速度。数值试验结果与理论分析一致。