HEIFE区边界层某些结构特征

我们于１９９１年８，１０月，在ＨＥＩＦＥ实验区的三种下垫面（农田绿洲、戈壁、沙漠）上进行了边界层探测，分析结果表明，被大片戈壁或沙漠包围的绿洲在整个时次上２００－３００ｍ以下边界层内温度低于周围环境，湿度大于周围环境，绿洲“冷岛效应”明显，其影响高度可达２００ｍ。实验区的风具有明显的日变化特征。     

一种确定地表粗糙度的独立方法

本文提出一种只用单一超声风温仪的平均风速和湍流量测定值确定地表空气动力学粗糙度的方案.该方法经Kansas实验资料验证,效果甚好,由5.66m和22.6m两层超声风温仪数据计算的z_0彼此一致,并且完全符合风速廓线确定的数值.将其用于确定HEIFE实验区平坦戈壁滩的地表粗糙度,1988年和1990年两批数据的估值结果大致相符,z_0分别为1.5×10~(-3)m和1.1×10~(-3)m.由精细风廓线观测发现该地z_0=1.2×10~(-3)m,证实了所建议的方法和z_0估值的可靠性.     

波和湍流的相互作用

利用Burger's和巢纪平提出的湍流发生模型计算了不同R_e数和R_i数情况下系统的状态,可能的形态有:无扰动的基本场、重力内波、湍流。找到了这三种状态相互转换的临界R_e和R_i数值。指出R_i<1/4是出现湍流状态的必要条件。在R_i>1/4时,R_e=2π~2处是发生Hopf分岔出现重力内波(周期解)的条件。波和湍流的能量来自基本速度场和基本温度场,一旦波和湍流形成后又影响基本场.若初始的R_i在1/4附近(稍大于1/4),重力内波形成后最终可能使R_i数反小于1/4,进入湍流状态,这就是湍流和内波在大气中间歇发生的原因。所计算出的相轨线和Liapunov特征指数验证了各种状态的确实性。     

绿洲夜间“冷岛效应”的模拟研究

本文利用一维地气耦合模式，并考虑大气长波辐射的影响，模拟HEIFE期间绿洲、戈壁和沙漠夜间大气边界层的演变，对夏季夜晚绿洲近地面气温低于沙漠的现象作出解释，并运用实际观测资料加以论证。在总结前人研究成果的基础上，利用数值试验，得出绿洲夜间“冷岛效应”形成的主要原因在于风速较小与夜间蒸发，从而排除了归因于绿洲、沙漠辐射方面的差异的可能性。     

内蒙古奈曼流动沙丘下垫面湍流输送特征初步研究

分析了2000年7月21日～8月10日在内蒙古奈曼流动沙丘下垫面取得的近地面层湍流及辐射观测资料,讨论了无量纲湍流方差与稳定度参数z/L的关系,发现无量纲速度分量方差及无量纲温度、湿度脉动方差在不稳定层结下,均满足莫宁-奥布霍夫相似理论;同时还讨论近地面层能量的收支.发现流动沙丘下垫面感热通量与地表热通量最大值分别为170 W m-2及100 W m-2;潜热通量通常小于50 W m-2;流动沙丘净辐射最大值为400 W m-2左右.(Hs+Hl),与(Rn-G)的比值在晴天白天平均值为0.78左右,流动沙丘下垫面近地面层能量不平衡现象存在,其原因有待进一步研究.     

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.     

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。     

基于激光雷达遥感和参数化模式研究城市混合层的发展机制

利用北京大学的微脉冲激光雷达(MPL)观测的偏南气流条件下的混合层高度和夹卷层厚度探测资料,研究简单天气条件下城市混合层的发展机制并与GB94的参数化方案相互映证.通过激光雷达遥感的混合层高度和夹卷层厚度计算了混合层顶的夹卷率A,得到其平衡夹卷阶段的值为0.24.在不考虑机械混合前提下反演了地面感热通量,结果表明遥感的反演值与梯度法的计算值有系统性偏差,但总体上仍旧有较好的相关.偏差量的大小反映了影响混合层发展的机械湍流的参数B,进一步通过GB91模式的模拟确定该参数的最佳值约为3.5.在此基础上讨论了混