稳定大气边界层结构演变的数值研究

本文应用二阶矩闭合模式研究了在不同的下垫面降温情况下稳定大气边界层结构的演变过程。结果表明:下垫面降温不同,稳定大气边界层内平均位温廓线的演变规律也不同,风廓线和脉动量廓线也相应地变化。影响温度廓线演变的因子除了湍流扩散作用以外,还有由于湍流交换作用在垂直方向的非均匀分布而产生的类似垂直平流作用的输送项。若下垫面经过一段时间的明显降温后降温停止或很少,则这种输送作用能改变位温廓线斜率在垂直方向上的分布规律。即由斜率在垂直方向的单调变化演变为非单调变化。     

沿海地区热力内边界层高度预测的理论研究

本文对weiman(1976),Venktram(1977)等关于热力内边界层高度的预测公式进行了分析和比较,指出:这些公式在远离海岸线处不能很好地预测热力内边界层高度。作者详细地论述了热力内边界层的发生、发展机制,及其与局地海风的关系,并提出了一种新的热力内边界层高度的预测公式。该公式克服了上述公式的缺点,预测效果较好。     

天津市郊大气边界层湍谱特征分析

用１９９０年７月在天津市郊的观测资料，计算了风速谱、温度谱及动量和热量通量的协谱。结果表明，市郊下垫面上的大气湍流谱特征与平坦地形上得到的典型结果基本一致，但满足各向同性的湍流尺度似乎比在平坦地形上的略大，谱的峰值频率区域略窄，谱的低频区（含能区）特征与平坦地形上的情况也不同。     

干旱地区边界层物理和我所边界层物理研究的回顾

我所建立不久,根据我国经济建设的需要,1962年以苏从先为首开始组建了“近地面层物理”学科组,是我国西北地区第一个大气边界层物理的研究实体。几经演变成为目前具有一定规模的“大气边界层物理”和“大气环境”研究室。我所先后按国家建设需要提出了一系列边界层研究课题。为了解决西北干旱地区农业提     

时空变化风场中声重波波包的演变

本文从可压缩情况下的流体力学方程出发,采用多重尺度方法和W.K.B.方法,研究时空变化风场中声重波波包的演变过程。文中导出了声重波波长、相速、传播方向以及振幅的演变方程。结果表明,沿群路径上波长、相速和传播方向的变化取决于风场的时空变化以及风场与波的相对方位。此外,波振幅的演变方程还表明:在时空慢变风场中,声重波的波作用量具有守恒性,声重波波包能量增加伴随波频率增高,声重波波包能量减小伴随频率降低。能量变化的实质是,风场的时变性引起了波流相互作用。     

赤道带边界层结构的数值研究

在气压随纬度的不同分布条件下，数值求解了二维赤道带大气边界层非线性运动方程组，得到了不同气压分布下赤道带边界层运动特征，显示了平流的重要作用。在赤道带存在低压槽或气压单调随纬度增加而减少的情况下，都得出在赤道附近某纬度有一相应于赤道辐合带（ＩＴＣＺ）的垂直运动大值集中区域存在，克服了前人用临界纬度机制解释边界层大抽吸速度时略去重要的非线性项的处理上的困难。     

对流边界层中的一个双高斯型PDF扩散模式

对流边界层（ＣＢＬ）中的污染扩散是非高斯型的。本文在下列三个假设下建立了双高斯型几率分布函数（ＰＤＦ）模式：１．对流边界层任一确定高度铅直速度Ｗ的几率分布函数ｐｗ由两个高斯分布迭加而成；２．从污染源释放的粒子具有源高的铅直速度几率分布，且其轨迹是线性的；３．粒子在地面的反射为全反射，在混合层高度Ｚｉ为全反射或有部分吸收。然后分析了三个高度上铅直速度Ｗ的一些统计特征量，比较了由ＰＤＦ模式计算的横风向积分浓度和Ｌａｍｂ的数值模拟［１－３］，Ｄｅａｒｄｏｒｆｆ的水槽模拟［４－６］结果，并用美国ＣＯＮＤＯＲＳ计划的外场试验资料［７］对ＰＤＦ模式进行了验证，结果均相当一致。     

山地边界层中场变量的动力学研究

采用与实测较接近的二次函数来表达Ｅｋｍａｎ层中的湍流粘性系数Ｋ，在圆形气压场条件下，求得了山地上空边界层中的风速，进而求得散度、涡度和垂直速度等场变量随高度的分布。并作图分析了这些场变量的一些动力学特征。改进了以往在求解析解时，略去运动方程中湍流粘性力项中的关于高度的一阶导数项，以及取山坡面上风速为零作下边界条件等欠合理欠精确的做法。所求得的风速、散度、涡度和垂直速度均用简单的初等函数表示出来，有助于边界层参数化和深化对边界层动力学的认识。     

河西走廊风能时空特征

利用河西走廊地区1970-2004年风速气候资料和2004年9月-2005年8月周年风塔精细资料,采用气候订正和即时风速订正,得到接近自然的风速,依此研究了该区域近地面70 m层内风能分布。结果表明:河西走廊区域风速变幅较小、气候变化趋势较稳定;有效风速(≥3 m/s)时数在6 000 h/a,10 m高度风能大多在150 w/m2以上,风能随高度线形增长(在70 m高度层内),平均每升高10 m风能增加28 w/m2;10~70 m层内总风能年储量相当丰富,普遍在1.5×1016kWh/m2(千瓦时/平方米)以上,潜在年产值达千万亿元。河西走廊风能存在明显周日和月季变化,风能和有效风速时数存在空间差异,其时空差异与河西走廊独特的戈壁下垫面关系密切。