基于WRF和CFD软件结合的风能资源数值模拟试验研究

运用中尺度数值模式WRF与法国CFD软件MeteodynwT相结合的方法（WRF／WT）,进行了广东省海陵岛地区的水平分辨率100m×100m的风能资源数值模拟试验,采用海陵岛上7座测风塔观测资料对WRF／WT模式的模拟风场进行误差检验,并与WRF／WAsP模式系统对单点风能参数模拟误差进行对比,研究WRF／WT模式系统在风电场微观选址和分散式风电开发利用中应用的可行性。结果表明：中尺度模式与CFD软件结合的数值模拟方法对区域风能资源分布趋势的模拟比单纯应用CFD软件更准确;WRF／WT模式系统应用于复杂地形风能资源数值模拟评估是可行的,其对区域风能资源参数分布模拟的准确率与WRF／WAsP对2km范围内风能资源参数模拟的准确率相当;WRF／WT模式系统在风速频率分布不满足Weibull分布的情况下和陡峭地形条件下有较好的模拟效果,相对WRF／wAsP有明显优势。今后需进一步研究中尺度模式与CFD软件的衔接方法,以及对中尺度模式模拟结果的误差订正。     

边界层局地相似理论在草原下垫面的适用性检验

利用锡林浩特草原平坦下垫面塔层湍流资料,对常值通量层的高度进行了估计,检验了局地相似理论在均匀草原下垫面的适用性,对Monin-Obukhov相似理论和局地相似理论在常值通量层以上的大气边界层的适用性进行了比较。结果表明:(1)对于锡林浩特草原来说,常值通量层厚度在50m左右;(2)通过分析无量纲风速和温度梯度、无量纲风速方差、无量纲标量(温度T、水汽q、CO2浓度C)方差与稳定度z/L之间的关系,验证了局地相似理论在均匀草原下垫面70m以下大气边界层的适用性;(3)感热通量尺度与浮力长度尺度之间存在线性关系;(4)从经典Monin-Obukhov长度、局地Monin-Obukhov尺度和浮力长度尺度的对比分析来看,局地尺度更适用于50m以上的大气边界层,而浮力长度尺度不适用于50m以上的大气边界层。     

城市空气臭氧污染业务预报方案研究

概述了当前国内外对臭氧浓度预报采取的主要方法，并对各种方法作了简要的分析比较。在IER光化学模式的基础上，提出了城市空气污染数值预报系统CAPPS的臭氧浓度预报方案，初步检验结果表明该方案是可行的。同时，提出了优化搜寻法以解决通常缺少活性有机化合物VOC监测值的问题。     

遗传算法在点源扩散浓度反演排放源强中的应用

污染源清单的建立是目前城市大气污染浓度预报中的一大障碍，使用遗传算法和多点源扩散模式，从控制点浓度成功地反演了点源排放清单。源强反演数值的统计结果表明，该方法简单易行，效果较好，为空气污染预报系统提供了一种反演排放清单的途径。     

松辽盆地油田地下水化学场的形成与分布

影响沉积盆地地下水化学性质的因素较多，如大气水下渗淡化作用、泥岩压实排水淡化作用／渗滤浓缩作用和粘土矿物脱水淡化作用等，它们对地下水化学性质的影响作用垂向上具有阶段性，平面上具有选择性。前者导致地下水化学性质的垂直分带性，结合松辽盆地实际情况，从浅到深可以划分出：①大气水下渗淡化带；②近地表蒸发浓缩带；③泥岩压实排水淡化带（C1）-压滤浓缩带（C2）；④粘土矿物脱水淡化带；⑤渗滤浓缩带等五个水化学剖面单元类型。     

基于频谱补偿和数值模拟技术的江苏近海大气边界层百米高度处极端风速研究

在平均风速基本满足近海风力发电需求的前提下,近海大气边界层百米高度处极端风速的合理估算成为中国海上风电开发领域的研究热点。与低纬度海域台风极端风速的广泛研究不同,由于缺乏有效的技术手段,对于台风影响相对较少的中纬度海域,极端风速的科学认识明显不足。研究以江苏近海为例,通过频谱分析技术,定量刻画了数值模拟风速能谱在高频波段的能量衰减和截断特征;进而利用风速能谱曲线在频率域的积分及其在高频波段的补偿,实现无观测区域年最大风速的估算。与台风风场数值模拟技术相结合,综合考虑了中国中纬度海域受寒潮大风和热带气旋大风影响的复杂、特有气候特征,建立了一套可推广应用的近海大气边界层百米高度处极端风速估算的新方法。据此推算了江苏近海100 m高度处50年一遇的极端风速。结果表明:受寒潮大风影响,江苏北部海域的50年一遇风速超过40 m/s;少量北上的热带气旋则造成响水和如东附近海域40 m/s,甚至44 m/s以上的50年一遇风速;中部盐城附近海域的50年一遇风速则普遍低于35 m/s。研究成果不仅为该海域近海海洋工程的开发设计及安全运行提供重要的科学支撑,同时也有助于加深对中国极端气候事件的科学认识和大气边界层科学理论的发展。      

中国大陆地区大气环境容量及城市大气环境荷载

根据中国大陆378个气象站1975~2014年共40年的逐日有效的小时观测数据,计算出了逐日、逐年平均的大气环境容量系数A值序列,并使用Pearson Ⅲ型曲线,拟合出了不同重现期的A值.利用A值序列和源、汇平衡原理,给出了在平衡浓度为100μgm~(-3)时的中国大陆和各省级行政区的相应重现期的大气环境容量参照值,其中中国大陆气候平均的参照值为2169×104ta~(-1).此外,定义了城市大气环境荷载指数,以此分析中国大陆人口密集程度对大气环境所产生的负荷,该指数亦可用于分辨空气质量变化的气象或人为排放成因的贡献.同时还提出了城镇建成区面积扩张和增加城市人口密度时,为保持空气质量不恶化,而对城市面源排放率和排放率密度进行限制的计算公式.     

人对温度、湿度、风速的感觉与着衣指数的分析研究

体表温度、体感温度、不舒适指数及着衣指数能将人们对环境气象中温度、湿度、风速和日射的综合感觉或反应定量化.该文对这4个指标进行了详细的分析, 指出各自的适用范围.使用武汉的数据进行计算, 在高温区补充了夏季居民对这4个指标的感觉分类界限, 并讨论了有关的预报问题.     

Galion激光测风雷达探测性能分析

Galion激光雷达是应用第二代技术的激光雷达设备,具备对全天空、全角度的扫描能力,目前是市场上唯一的三维扫描设备。本文利用深圳356 m梯度塔与锡林浩特100 m梯度塔的观测数据分析了Galion激光雷达的探测性能,并得出以下结论：PPI模式下,深圳激光雷达与测风塔测得风速相关系数为0.85,风向相关系数为0.9;锡林浩特激光雷达与测风塔测得风速相关系数为0.9,风向相关系数为0.95;此外,雷达在各个角度探测的结果相关性都较好,说明激光雷达在PPI模式下具有很好的探测性能。     

东非构造演化与油气成藏规律初探

随着非洲油气资源对外开放程度的加大,给我国海外石油战略提供了机遇。东非低勘探程度区油气地质资料匮乏,其油气勘探潜力综合评价和预测是目前的一个重点与难点,又是我国海外油气资源战略选区的需要。根据东非的区域构造演化和沉积充填特征,研究了东非地区的盐层序、水系分布、地热异常和保存条件等油气成藏主控因素及成藏规律。结果表明:被动大陆边缘盆地油气成藏主要受三角洲、海底扇、盐层序和泥岩盖层的发育程度和分布范围的控制,裂谷盆地主要受地堑地垒分布、裂谷作用形成的圈闭类型与规模、构造活动和岩浆作用的强度和范围的控制;被动大陆边缘盆地具有下伏Karoo群生气,盐层序分布区发育有利成藏组合,盆地的陆上部分油气成藏条件较差,大型三角洲与海底扇发育区勘探潜力好的成藏特征;裂谷盆地具有近距离成藏的特点,油气主要富集在构造活动、岩浆作用和地热异常相对较弱的紧临生烃坳陷的地垒周缘。总体上,东非地区具有远离Afar热柱勘探潜力变好的成藏规律。