北京北郊冬季大风过程湍流通量演变特征的分析研究

利用中国科学院大气物理研究所325 m气象观测塔1993年12月～1994年1月大气边界层实验资料, 计算分析了大风过境过程中47 m和120 m高度湍流通量演变特征及其影响因子, 以及与风速、 稳定度等参数的关系。结果表明: 大风过程对近地面层的物质能量输送有着重要影响, 大风之前出现短时间动量上传和热量下传; 大风过程中的湍流通量数值明显高于过境后, 水平方向湍流通量数值和能量增加幅度大于垂直方向; 当风速大于临界值5 m/s时, 湍流通量与风速、 湍流动能的相关迅速增大; 湍流谱特征表现为湍流能量的低频部分增加、 湍流谱曲线变宽; 大风能强烈影响近地面层的能量收支。     

Vertical atmospheric structure of the late summer clear days over the east Gansu loess plateau in China

In this paper, by using the sounding data collected in LOPEX05, we have analyzed the vertical atmospheric structure and boundary layer characteristics of temperature and humidity in the late summer over the east Gansu loess plateau. The results show that the bottom of the stratosphere is at about 16 500 m and varies between 14 000 m and 18 000 m above the ground. The center of the westerly jet is located between 8300 m and 14 300 m above the ground and its direction moves between 260° and 305°. There is an ...     

复杂地形风场的精细数值模拟

风能是一种重要气候资源,随着我国风电规模的迅速增大,发展风能资源评估系统和风功率预测系统已成为一项重要的研究内容。国内外对复杂地形风场结构的数值模拟有大量研究,随着计算机能力增强,以往用于空气动力学精细流场计算的计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模式越来越多地在气象领域得到应用,人们开始研究用中尺度预报模式和CFD模式结合进行复杂地形风场的数值模拟。本文的耦合模式系统采用中尺度气象模式(WRF),通过嵌套网格到内层尺度(一般是几公里),然后通过耦合CFD模式Fluent软件获得高分辨率(水平30~100 m,垂直150 m高度以下10 m)的风速分布资料,得到精细化的风场信息。通过对鄱阳湖北部区域和云南杨梅山复杂地形的风场模拟,提供了风能评估和预报的一种可行的方法。     

不同强风样本湍流特性参数的计算分析

在结构风工程中, 风湍流统计参数计算的正确与否直接影响到风荷载的计算精度。在实际风参数计算与分析中, 多选用风速较大的样本资料, 但过分强调大风可能产生不合理的计算结果。利用超声风速仪瞬时风速观测资料, 分别划分成相对强风和持续强风样本, 计算并比较其湍流统计特性参数, 发现湍流统计参数特性值 (湍流度、阵风因子、摩擦速度等) 与风速大小并不能很好匹配, 有时风速不大但其湍流特性值却很大, 反之也然。研究表明:选取的湍流风资料样本或统计方法不同, 都会影响风特性参数的计算结果, 进而影响到风荷载计算的精度。这一结果对于提高结构风工程中风参数计算与设计的科学性和合理性具有现实意义。     

中国科学院吕达仁院士一行考察塔中边界层探测系统及风沙流动试验场

2008年8月21日“第六届全国大气边界层研究战略研讨会”在乌鲁木齐圆满闭幕,参会代表中国科学院院士吕达仁一行40多人于2008年8月22—26日到南疆考察。     

贵州山区山谷地形大气边界层夏季风温廓线结构特征分析

利用2006年夏季在贵州省绥阳县进行的系留气艇高空探测及超声脉动风速仪监测试验资料,分析了贵州山区边界层风温垂直廓线的结构特征,结果显示：（1）绥阳县500m以下空间平均温度基本上随高度递减,500～1000m之间等温层和逆温层出现频率较高;（2）山区边界层内风向随高度变化复杂,风速廓线一般遵循随高度递增的规律,1000m至边界层顶风速有逐渐减小的趋势;（3）该地区山谷风环流明显,并随气层不稳定程度的增加而递增,在夜间达到最大。     

城市建筑动力学效应对对流边界层影响的敏感性试验

本文将大涡模拟应用于城市对流边界层(CBL)湍流结构和流场特征的研究,在大涡模式中,拖曳系数取与建筑物高度及建筑物高度标准差有关的表达式以考虑次网格建筑物对风速和湍流动能(TKE)的面积平均影响.模拟结果表明,由于城市建筑物对气流的拖曳作用,使建筑物冠层及整个CBL内风速大幅度减小,城市冠层内部风速减小尤为明显,在夹卷层内,风速有一明显的跃变.在边界层中部对流运动已经发展成为较强的热泡,城市建筑物的动力学效应使热泡的水平尺度增大,CBL内平均上升气流速度和下沉气流速度减小,同时使CBL中上升气流所占比例比平坦地面增大.城市建筑物使CBL低层热通量、动量通量、速度方差和位温方差明显增大,但对近地层高度以上的湍流量影响不大.     

连云港沿海地区及近海风能资源评估

通过对连云港市30多年气象整编资料及沿海高密度自动气象站、6座测风塔、4座海岛气象站等加密观测资料研究,在充分考虑当地特殊地形特点的基础上,探讨了该地区沿海及近海风能资源的时空分布规律及特点,并重点对风湍流强度的特征及强湍流对风电的影响进行了剖析;研究表明,近海地区风能资源储量相对丰富,风速变化稳定,且风垂直切变较小,具有更为广阔的开发利用前景.     

Turbulence properties in the solar convection envelope： properties of the overshooting regions

We apply the turbulent convection model (TCM) to investigate properties of tur-bulence in the solar convective envelope, especially in overshooting regions. The results show TCM gives negative turbulent heat flux uγ′T′in overshooting regions, which is sim-ilar to other nonlocal turbulent convection theories. The turbulent temperature fluctuation T′T′shows peaks in overshooting regions. Most important, we find that the downward overshooting region below the base of the solar convection zone is a thin cellular layer filled with roll-shaped convective cells. The overshooting length for the temperature gradi-ent is much shorter than that for element mixing because turbulent heat flux of downward and upward moving convective cells counteract each other in this cellular overshooting region. Comparing the models' sound speed with observations, we find that raking the convective overshooting into account helps to improve the sound speed profile of our nonlocal solar models. Comparing the p-mode oscillation frequencies with observations,we validated that increasing the diffusion parameters and decreasing the dissipation pa-rameters of TCM make the p-mode oscillation frequencies of the solar model be in betteragreement with observations.     

夏季河西地区绿洲-沙漠环境相互作用热力过程的初步分析

从绿洲和沙漠地面能量平衡方程和水分平衡方程出发,得到了表达绿洲稳定度和绿洲环流的表达式,绿洲地表温度低于沙漠的最主要原因是绿洲地表明显的蒸发。绿洲上大气稳定度的增加对于维持绿洲是一个重要的自我保护机制。从动力学角度来看,绿洲区明显的下沉(上升)运动将使大气稳定(不稳定)。反照率效应将减弱绿洲风环流,相反,蒸发效应会驱动它。绿洲中过多的蒸发使绿洲地表温度低于周围沙漠。这种温度差异使绿洲风环流产生,并且使绿洲区产生下沉运动、沙漠区产生上升运动。