河北省一次强对流天气机理分析

利用常规天气资料、气象自动站加密观测资料及乡镇加密雨量站资料、其它物理量资料及卫星云图资料等,对2009-06-08河北省的强降水及强对流天气进行了分析。研究表明,蒙古低涡携带强的正涡度平流和冷空气,为强对流天气提供了良好的动力条件;南风与偏东风急流为大暴雨提供了良好的水汽,同时,低涡底部的西北风急流与2支暖风急流汇合,为暴雨、冰雹、大风等强对流的形成提供了条件。暴雨落区处于低层次大值能量场的顶部,能量场剖面具有鞍形场结构,高层、低层具有大值能量,中层为中性结构,为深对流的发展提供了初始热力条件。自动气象站加密风场资料分析表明,长时间的中小尺度风场辐合增强了地面空气的辐合抬升,同时也是造成此次局地大暴雨的中尺度系统和触发条件。     

塔克拉玛干沙漠沙垄区公路防护带内风场特征研究

塔克拉玛干沙漠公路是世界上穿越流沙区最长的公路,公路两侧防沙治沙工程体系是公路正常运行的关键因素。以塔克拉玛干沙漠沙垄区的公路防护林带为研究对象,结合野外地形测量、防护工程调查以及风沙数据观测,分析沙垄不同地貌部位防护林带内气流特征,揭示防护林带内风场变化规律,探讨不同地貌部位防护林带的防护效果。主要结论是:①垂直于公路的防护林带断面风场存在3个区(防护林带前部风速迅速降低区、防护林带中部风速低值区、防护林带工程后部风速恢复区),气流穿过公路路面时风速呈增大趋势,利于公路防护;②现有防护林带具有较好的防护效果,相对于防护林带上风向流沙区的风速,防护林带中部风速降低幅度在80%以上,多数断面在林带前缘10H后（H为植株平均高度）风速降低至最小;③沙垄不同地貌部位的工程防护效益存在显著差异,迎风坡底部防护效果最好,迎风坡中部防护最差。其研究结果可为塔克拉玛干沙漠公路防沙治沙工程体系优化提供科学依据。     

海岛局部风场特性的风洞试验和数值模拟研究

针对海岛局部风效应突出的问题,采用边界层风洞试验与数值模拟相结合的方法,对3种坡度的理想化海岛地形的风剖面进行了数值拟合,定义了差异系数来描述风剖面变化,利用数值模拟研究了差异系数和最大加速比在迎风侧的分布,重点探讨了海岛坡度和高度对最大加速比和差异系数的影响;基于风洞数据,对迎风侧和背风侧顺风向、横风向和竖向湍流强度...     

三层模式中风场对背风波的影响

为了研究风场对背风波的影响,针对边界层附近为弱稳定层结的背风波,建立了一个三维三层的理论模型和线性计算模式,分析了各层中风速和风向的变化对背风波特征的影响,揭示了气流过孤立山脉产生背风波的有利风场条件。结果表明：背风波的波长、振幅等特征对各层风速和风向的变化具有相当的敏感性,波长随着低、高层风速的增大而增大,随着中层风速的增大先减小后增大;振幅随着低、中层风速的增大先增大后减小,随着高层风速的增大而增大。此外,风速和上下层风向切变的增大均使背风波的形态逐渐由横波型转为辐散型,但是上下层风向的切变对背风波形态的影响比风速更为显著。     

钠多普勒激光雷达回波光子数仿真及大气参数反演

钠多普勒激光雷达利用中层顶区域的钠原子作为示踪物,探测中层顶区域大气风场和温度剖面.本文主要分析钠多普勒激光雷达的探测原理和大气参数反演算法.利用MSISE和HWM93等大气模型给出背景大气温度、密度及风场,并给定钠原子数密度剖面,从激光雷达方程出发,模拟计算了激光雷达的瑞利散射和钠共振荧光散射回波光子数.利用模拟的回波光子数剖面数据,反演得到大气温度、视线风速和钠原子数密度剖面,反演结果与模拟计算用的背景参数符合很好,验证了这一反演方法的正确性.分析了激光频率偏移和激光线宽变化对反演精度的影响.     

塔克拉玛干沙漠腹地冬季大气边界层O3廓线分析

为了揭示塔克拉玛干沙漠腹地冬季大气边界层O3的浓度变化特征,利用系留气艇于2008年1月18—25日在塔中地区进行了大气边界层O3观测试验,结合相关资料,初步分析了塔中地区冬季边界层O3浓度垂直分布特征及其与温度、湿度的关系。其结果是:①塔中地区臭氧浓度集中分布在10~50 ppb之间,其中试验期间观测到O3最大浓度值56.1 ppb,最小浓度为2.6 ppb,臭氧的最大浓度基本都在40 ppb左右,日平均浓度为34.4 ppb。②大气边界层O3的浓度廓线可分为峰值型、均匀型、增长型3种,其中均匀型所占比重最大。③大气边界层O3浓度与温度、湿度密切相关,逆温及空气中水汽的增加会导致臭氧浓度降低。④大气边界层O3有明显的日变化,越贴近地面日变化越明显,其变化特征与太阳辐射有着密切关系。臭氧浓度夜晚较低,日出后开始增加,午后达到一天中的最大值;随着日落,臭氧浓度开始减小,在清晨达到最小值;臭氧浓度日最大值出现在17:00,最小值出现在08:00。     

下击暴流的特征及其对输电线塔风致倒塌的影响

下击暴流为雷暴天气中强下沉气流猛烈冲击地面后形成并沿地面传播的近地面短时强风,其风场特征同传统的大气边界层近地风显著不同。近年来下击暴流作用下输电线-塔结构的倒塌破坏事故层出不穷。根据美国、澳大利亚和南非等国的调查,80%以上的输电线-塔的风致倒塌事故主要为下击暴流所引起。而我国对此却少有研究。据此,本文简要介绍了下击暴流在输电线-塔抗风研究中的重要性,并从尺度特征、风速特征、随机特征和压力特征四个方面对下击暴流的基本特征进行了综述。其次,阐述了下击暴流对输电线-塔结构的灾害作用和下击暴流作用下输电线-塔的破坏特征。最后,论述了下击暴流对输电线-塔结构抗风设计的影响。指出了将雷暴强风,尤其是发生频度高、破坏性强的下击暴流纳入到风荷载规范,是非常重要而迫切的工作。     

盖层物性封闭能力与油气流体物理性质关系探讨

建立了包含烃类流体与岩石表面间边界层阻力, 并以启动压力梯度表征的盖层物性封闭能力的力学方程, 该方程表明: 盖层的物性封闭油气能力不仅取决于盖层毛细管力和烃类所受浮力, 而且受烃类流体在盖层内的启动压力梯度和盖层厚度的影响. 烃类密度、黏度和烃-水界面张力的变化分别影响烃柱所受浮力、烃类在该层内的启动压力和盖层对烃类的毛细管力. 并根据实际资料和文献数据分析了烃类流体的密度、黏度和烃-水界面张力变化对盖层封闭能力的影响. 地下条件下, 由于原油的密度、黏度和油-水界面张力这3项物理性质的变化可造成封盖层物性封闭能力变化达数十甚至数百倍. 因此评价盖层物性封闭能力时, 要综合考虑烃类流体的物理性质. 深入研究烃类物理性质对盖层封闭能力的影响, 有利于指导类似稠油的特殊油气资源以及特殊温压环境下油气资源的勘探.     

东南印度洋各锋位置和走向的季节变化及其与风场变化的关系

利用剖面浮标的温盐观测资料和上层温度观测资料以及ECCO风应力数据研究了东南印度洋各主要海洋锋的位置、走向和风场的季节变化,并初步分析了亚热带锋(STF)和亚南极锋(SAF)的成锋机制.季节平均的夏季和冬季厄加勒斯锋(AF)分别可以延伸到80°E和82°E,AF在多数情况下可能与SAF和南亚热带锋(SSTF)汇合共同通过Kerguelen-Amsterdam Passage.在克尔盖伦海台以东海盆区,冬季SAF和PF的路径均比夏季偏南,在其他海域二者路径的季节差别不大.克尔盖伦海台以东的深海盆由北向南正负风应力旋度高值中心交替出现,且位置季节变化很小.85°~105°E之间零风应力旋度线位置冬季比夏季偏北.STF位于辐聚区,埃克曼抽吸导致的表层水辐聚可能是STF产生和维持的原因.SAF位置的季节南北摆动幅度小于风应力零旋度线的季节摆动幅度,夏季SAF位置略偏于风应力正旋度区,而冬季大多位于负旋度区,因此风应力旋度不是SAF形成的直接原因.     

阿拉斯加三月冻土和积雪的大气响应

从当年10月至翌年5月中旬,在北极和亚北极地区,冻土层和积雪层是最常见的陆地表面条件。积雪融冻和积雪深度通过对土壤的水分状况分布、过冬植物的生长及土壤水分向大气蒸发的影响从而控制着土壤的冻结过程。积雪可以使大气边界层（ABL）较为稳定,使痕量气体的纵向变化降低。被积雪覆盖的孤立土壤表面会产生大量的热交换、对流,特别是在太阳辐射显著时,会增强大气边界层的垂直交换混合。积雪覆盖区和无雪地区在能量收支方面的强烈空间反差,会产生湿气与热量的水平对流。因此,季节性积雪的存在时间和期限显著影响了大气候和小气候条件和空气质量。