北京夏季城市热岛现状及楔形绿地规划对缓解城市热岛的作用

通过遥感技术与地面测定相结合的方法，对北京城市热岛现状作观测研究，得到北京城市地面的温度分布特点。使用北京大学城市边界层模式从气象观点就“楔形绿地”规划对北京城市气候的影响进行研究和评价，模式通过对城市地表复杂性和多样性的特征进行细致描述，建立了一个细致模拟城市特点的城市边界层能量平衡模式，并用此能量平衡模式得到的地面温度作为下边界条件，中尺度气象模式MM5做初始场和侧边界条件，建立一个最小分辨率为500 m的城市边界层模式系统，来研究城市边界层在中尺度背景场作用下的精细结构。通过个例模拟，模式能够较准确地模拟城市边界层的风温场分布情况，可以用来对楔形绿地规划进行模拟试验。通过对规划后的气象场在特定的气象条件下进行模拟，结果显示，建造大型的楔形绿地后，绿地区域及绿地周围约1 km以内的地区温度有所降低，降低的程度由规划前后的地表类型改变的剧烈程度、风速大小及与绿地的距离决定，但是这种规划方案却会因城市的下风方向的风速减小而导致通风不畅。     

2004年9月上旬川渝黔特大暴雨过程分析

就2004年9月上旬西南低涡引发的区域性大暴雨过程的形成、维持原因作初步的探讨和分析，指出中低层的强水汽输送和19号台风“桑达”是此次过程的主要原因。     

中尺度模式中的边界层特征量分析

在中尺度数值天气预报模式MM4中，用level3及E-ε-l两种湍流闭合方法对原总体边界层参数化方案进行改进，使得中尺度模式中可以直接输出有关湍流量，并对地表通量参数化方案进行改进，进而对不同下势需如沙漠，植被上的有关湍流量和边界层特征量进行分析。研究中尺度系统中边界层结构的特征，本文主要从地表通量，湍流交换系数，湍流动能（q^2)，温度脉动方差（θ^2)及风温廓线等几个方面进行研究，结果表明，新方案能更好地反映边界层特征。     

改进的切线性模式对一个边界层模式变分资料同化的改善

大气、海洋中边界层物理过程的强非线性会对切线性模式近似（尤其是当积分时间长时）有较大的影响，从而给相应的4维变分资料同化问题的求解造成困难。本构造了Mellor-Yamada湍流封闭模式（level 2.5)的一个改进的切线性模式，相比通常的切线性模式和简化的切线性模式可以提高对非线性扰动的逼近。利用这个改进的切线性模式的伴随模式分别进行了1到7天的变分资料同化试验，得到了满意的结果。而用通常的伴随模式和简化的伴随模式都无法得到令人满意的结果。     

城市大气环境边界层观测试验

城市大气环境边界层观测试验工程提出了城市区域大范围大气污染"空气穹隆"动力过程三维结构,首次揭示出北京周边地形"山谷风"与城市"热岛"效应相互作用对城市大气环境影响的综合特征.试验采用卫星遥感-地面观测相结合的技术方案,揭示北京周边地区污染贡献及其气溶胶远距离输送轨迹特征,提出建立北京及其周边地区点-面结合、卫星遥感-地面观测相结合立体综合监测网的设计新方案.该项目被世界气象组织专家组工作会议评为国际城市大气环境观测优秀示范计划,项目研究成果于2002年作为特邀撰稿发表于美国<环境与健康>(SCI),研究成果在北京市及有关省市推广应用.     

波浪作用下沙纹床面底层流动特性研究

涡动沙纹很大程度决定着床面阻力和波浪衰减,针对涡动沙纹作用下的绕流结构具有强二维特性,建立了立面二维曲线坐标下的数值模型.利用国外公开发表的试验数据进行验证,表明模型能模拟波浪作用下底层分离涡随时间、空间变化的动力特性,对底层流动的紊动特性、床面剪切应力的随时间、空间的变化以及涡动结构的尺度分别进行了讨论.     

一次与西南低涡相联系的低空急流的数值研究

梅雨期西南低涡的东移发展与长江中下游降水的加强有密切关系,作者采用中尺度模式对一次西南低涡及其伴随低空急流的发展演变进行了数值模拟.模拟结果表明:在长江中下游大巴山地区低空急流先于西南涡东移发展;西南低涡及低空急流的生成发展在开始阶段与中层(400 hPa)的弱辐散密切相关;南风分量在西南低空急流的演变发展过程中起着更为主动的作用;南风分量增大中心位于南风分量中心的前方,促使南风分量中心东移;南风分量的动量方程收支分析表明水平平流项和产生项是促使南风分量变化的主要作用项,水平平流项和垂直平流项大部分相互抵消,科里奥利项的作用不可忽视,而其他项的值较小,在个别阶段和地区行星边界层项的作用在低层也较大.     

中国西南低空急流活动的统计分析

参照北美研究低空急流气候特征的方法，对中国低空急流进行重新定义，实现了低空急流定义的统一，并在此基础上对低空急流活动特征进行了分析。结果表明：中国低空急流主要有两个活动中心，分别位于江南地区和东北地区；江南地区的低空急流活动主要有两个活跃期，分别为1-4月和6-7月；东北地区的低空急流活动主要表现为2月、8-9月两个活动较弱期；江南地区的低空急流主要在6-8月表现出独立的急流轴，东北地区则主要在8月份；汛期低空急流活动与长江流域区域性暴雨有伴随性，多雨年急流次数很多，少雨年则很少；长江中下游及两湖盆地附近急流活动有明显的日变化。     

一次区域性大暴雨环境特征分析

通过对冀东南、鲁西北一次区域性大暴雨的分析表明：除有利的大尺度环流背景以外，超低空急流是大暴雨不稳定能量和水汽的主要输送者，高能区不稳定能量释放，产生大暴雨所需的强烈上升运动。暴雨落区与超低空急流前部最大风速切变区的位置密切相关。     

一次降雪过程的多普勒雷达探测与分析

应用多普勒雷达及天气图、卫星云图等资料，对2001年12月12日黑龙江省西南部地区出现的一次大范围的较大降雪过程进行了分析。通过多普勒雷达探测，分析这次降雪回波过程的特征、回波强度的不均匀性、速度场回波的低空急流和高度显示的二层云结构等特征。