北京市潜在风道的数值模拟与综合识别

过去从局地尺度和微尺度优化规划和建筑设计的角度,城市规划与建筑学科的研究者提出了构建城市区域通风廊道的思想。但对目前的特大城市和城市群而言,无论城市热岛还是污染物输送都可能涉及更大尺度范围的区域影响。结合自然地理资源条件,对城市外围待发展区域的风道识别和规划,可能更具有现实意义。本文基于空气动力学粗糙长度计算通风指数,从动力学角度初步识别出北京不同区域的通风潜力：① 利用数值模拟输出的1月和7月平均水平风场发现,在背景风较强的冬季,水平风速的分布与下垫面的粗糙度保持高度一致,在北京城区东北方向存在一条明显的风道,在通过城区时受城市下垫面的拖曳影响出现显著的风速下降,在城市下风方向风速又有所回升;② 与热力分析对比发现,夏季城市外的低温区域与盛行风向相悖,偏南方向上的补偿空间面积比冬季小且与作用空间的温差也小,流向城市的可利用风资源匮乏;③ 基于近地面温度和粗糙长度加权计算后得到通风指数,冬季为0~0.25,夏季为0~0.60,数值越小通风能力越强,受季节热力差异影响,冬季通风能力显著优于夏季。④ 进一步结合数值模拟的风速分布,将通风评价结果划分为4个等级,从北京市全域尺度分冬、夏两季识别了北京市的潜在风道,冬季贯穿南北的风道全长约200 km,从城市外围引入风资源,可有效提高城市自净能力,而在背景风较弱的夏季,风道贯通性较差,气流疏导能力弱,亟待区域联动优化城市群发展规划。     

珠三角城市扩张对春季主要气象参数和O3浓度的影响

利用新一代大气化学在线耦合模式WRF-Chem研究城市扩张对珠三角地区春季气象条件的改变及其对地面O3浓度的影响。研究结果表明:受城市扩张的影响,珠三角城区的月平均气温上升0.35℃;城区夜间相对湿度下降幅度为4%～6%,影响程度大于白天;风速在白天和夜间都有不同程度的下降,城市月平均风速下降1.89 m/s;边界层高度在白天和夜间均升高,城市月平均边界层高度上升39.82 m。城市扩张后,城市月平均O3浓度增加0.89 ppbv,增幅大于1.5 ppbv的区域主要在佛山和东莞,白天O3浓度增幅为0.6～1.5 ppbv,夜间增幅及影响范围都大于白天,O3浓度增加区域与主要气象要素变化的区域相一致;白天14:00城区混合层内总臭氧柱浓度增加了80 ppbv;O3浓度对气象要素的敏感程度表现为:温度>边界层高度>风速>相对湿度;白天O3浓度增幅呈U型,其中14:00的O3增幅最小,为0.2 ppbv;夜间O3增幅呈倒V型,其中20:00的增幅最大(>1.5 ppbv)。     

用大涡模式研究对流边界层湍流

利用三维对流边界层的大涡模拟模式研究对流边界层湍流统计特征量,模拟结果与前人的同类模拟工作及实验观测结果相比较,得到了一致的结论.       

广州人为热初步估算及敏感性分析

考虑了工业、交通和生活三种人为热排放源,利用广州市工业和生活能源消耗量、汽车保有量、主干道车流量等数据,估算出广州人为热日变化排放通量,全天平均排放通量411 W〖DK〗·m-2,最大排放通量出现在11时,为723 W ·m-2,其中工业排放占总排放量686%。利用耦合到WRF中的单层城市冠层模式(WRF/UCM),对人为热作用进行敏感性试验,包括无人为热、无日变化人为热、有日变化人为热、人为热排放通量翻倍四种方案。结果显示,方案之间冠层感热通量的差异与人为热设置的差异大致相等。试验方案之间冠层内气温差异较小,单倍人为热与双倍人为热的最大差值约只有02℃。另外,人为热使湍流得到发展,双倍人为热比单倍人为热湍流动能增加约01~04 m2 ·s-2。且人为热对白天城市边界层湍涡有增强作用,添加单倍人为热后使气流垂直速度最大增加可达01 m ·s-1,使垂直混合加强。有日变化的人为热对热岛强度的贡献在中午时最大,单倍人为热的平均贡献率159%,双倍人为热为228%;而无日变化的人为热在凌晨时贡献最大,平均贡献率149%。     

Impacts of Weather Conditions Modified by Urban Expansion on Surface Ozone： Comparison between the Pearl River Delta and Yangtze River Delta Regions

In this paper, the online weather research and forecasting and chemistry (WRF-Chem) model is used to explore the impacts of urban expansion on regional weather conditions and its implication on surface ozone concentrations over the Pearl River Delta(PRD) and Yangtze River Delta(YRD) regions. Two scenarios of urban maps are used in the WRF-Chem to represent the early 1990s (pre-urbanization) and the current urban distribution in the PRD and the YRD. Month-long simulation results using the above land-use scenarios for March 2001 show that urbanization increases both the day- and night-time 2-m temperatures by about 0.6^oC and 1.4^oC, respectively. Daytime reduction in the wind speed by about 3.0 m s^-1 is larger than that for the nighttime (0.5 to 2 m s^-1). The daytime increase in the PBL height (> 200 m) is also larger than the nighttime (50--100 m). The meteorological conditions modified by urbanization lead to detectable ozone-concentration changes in the PRD and the YRD. Urbanization increases the nighttime surface-ozone concentrations by about 4.7%--8.5% and by about 2.9%--4.2% for the daytime. In addition to modifying individual meteorological variables, urbanization also enhances the convergence zones, especially in the PRD. More importantly, urbanization has different effects on the surface ozone for the PRD and the YRD, presumably due to their urbanization characteristics and geographical locations. Even though the PRD has a smaller increase in the surface temperature than the YRD, it has (a) weaker surface wind speed, (b) smaller increase in PBL heights, and (c) stronger convergence zones. The latter three factors outweighed the temperature increase and resulted in a larger ozone enhancement in the PRD than the YRD.     

WRF模式中微物理和积云参数化方案的对比试验

为了研究微物理参数化方案对珠江三角洲(简称珠三角)降水模拟的影响,利用WRF中尺度数值预报模式,在3 km模式分辨率下,在微物理方案为WSM6方案条件下,选用KF、BMJ、GD以及G3等四种积云参数化方案对2010年5月14日广东珠三角地区的一次暴雨过程进行了模拟试验。结果显示,KF方案对于降水带和降水量的模拟与实况较为一致。在积云参数化方案为KF条件下,分别选用Kessler、Lin et al、WSM 3、WSM5、Ferrier(New eta)和WSM6等6种微物理方案再次对这次暴雨过程进行模拟试验,模拟结果的对比分析表明:选用Lin et al微物理方案时,模式较好地模拟出了强降水雨带的位置和降水强度;而其他5种参数方案的模拟效果均不好,降水量明显偏小,雨带位置偏差较大;同时对低空急流、K指数和上升速度等物理量分析可知,Lin et al方案能较好地模拟出降水实况。     

国际全球变化研究发展态势文献计量评价

-全球变化研究是国际上地球系统综合研究的重大跨学科研究领域。随着全球环境问题的日益突出，国际上先后组织发起了全球环境变化研究的四大科学计划WCRP、IGBP、IHDP、DIVERSITAS及其组成的地球系统科学联盟ESSP，开展对全球变化和地球系统科学的研究。当前，全球变化问题不仅是科学界关注和研究的问题，也是政治界、经济界都关注的重大问题。 科技文献能够反映科学前沿的发展动态。对SCIE和SSCI数据库收录的全球变化研究文献进行统计，从文献计量学的角度，分析国际全球变化研究领域的发展态势，了解中国全球变化研究的国际影响力。可以看出：国际上全球变化研究的论文数量一直呈增长趋势，以地球科学多学科、生态学、环境科学、自然地理学、植物学等学科领域为主。中国自2000年以来在该领域的发文数量增长较快，特别是中国科学院的发文量已进入国际前列，但中国在该研究领域尚缺少高影响力的论文。     

基于文献计量的我国海洋强国研究历史回顾及海洋强国内涵研究

为挖掘我国海洋强国的真正内涵,基于文献计量方法对中国知网（CNKI）数据库的海洋强国文献进行研究和分析。通过我国海洋强国研究历史和政策背景的研究以及海洋强国文献的研究内容归类分析,提出了9个海洋强国的内涵。     

三维电磁偏移数值滤波器实现及参数分析

基于满足扩散方程的电磁偏移场解析式,推导了能够应用于实际数据处理的电磁偏移数值滤波器.为了合理选取滤波器参数,本文基于偏移微分方程,构建了满足偏移微分方程的解析测试场,通过测试场与偏移数值滤波器处理结果比较,重点研究了滤波器窗口大小、采样距离、偏移深度等滤波器参数对数值偏移滤波效果的影响,确定了数值滤波器参数选择原则.考虑到实际应用,在计算偏移电导率时,本文利用背景场定义了反射函数.建立了三维典型地电模型做数值计算,利用电磁偏移数值滤波器处理模拟数据,得到了合理的目标体位置和形态.测试场比较和数值试验证明,电磁偏移成像是一种可靠稳定的电磁资料解释技术.     

MCSEM利用异常场主部分解消除海水层影响（英文）

空气波效应对浅海可控源电磁勘探观测数据影响极大,严重掩盖了勘探目标体的异常效应,影响到后期勘探数据解释精度。为了有效消除空气波效应,本文基于StrattonChu型积分推导了异常主部分解方法,通过该方法得到的异常场主部可以有效消除浅海可控源电磁勘探数据中的空气波效应。理论分析表明,异常场主部分解方法实际上是一个在离散数据集上运行的有限脉冲响应(FIR)滤波器。该方法以积分变换形式实现,是一种稳健的处理方法,能有效抑制噪声对处理方法稳定性影响。数值试验显示,不仅空气-水界面造成的空气波效应,而且整个海水层的效应均可以利用这种分解方法从观测信号中去除掉。该技术对平坦海底和起伏海底均适用。