论边界层中的大气扩散PDF模式

基于大气扩散Ｋ理论，用作为风速脉动均方差和拉氏时间尺度函数的湍流交换系数，得到了直接利用风速脉动几率密度而不用扩散参数的大气扩散ＰＤＦ模式。分别研究了对流边界层上升气流区与下降区垂直速度的统计特征，求得双正态ＰＤＦ模式。在给定ＣＢＬ自身参数如对流特征速度ｗ＊，顶高ｈｉ和源高度上的平均风速时，该模式计算出的无量纲浓度分布与室内外测试结果一致。     

A LIMITED-LENGTH-SCALE k-ε MODEL FOR THE NEUTRAL AND STABLY-STRATIFIED ATMOSPHERIC BOUNDARY LAYER

Analytical and numerical models of the neutral and stably-stratifiedatmospheric boundary layer are reviewed. Theoretical arguments andcomputational models suggest that a quasi-steady state is attainable in aboundary layer cooled from below and it is shown how this may be incorporatedwithin a time-steady, one-dimensional model. A new length-scale-limitedk- model is proposed for flows where a global maximum mixing length isimposed by the finite boundary-layer depth or, in stably-stratifiedconditions, by the Obukhov length, whilst still reducing to a form consistentwith the logarithmic law in the surface layer. Simulations compare favourablywith data from the Leipzig experiment and from Cardington airfield inEngland.     

长短期记忆神经网络(LSTM)模型在低能见度预报中的应用

利用浙江省义乌市2015—2019年逐小时气象观测数据(相对湿度、风速、地气温差、能见度)和空气质量指数(Air Quality Index, AQI)数据, 分析了义乌地区低能见度天气(观测能见度lt; 10 km)的分布特征和气象要素条件。利用长短期记忆神经网络(Long Short Term Memory Neural Network, LSTM)模型对逐小时能见度进行模拟, 分别对比了观测能见度作为输入变量与否的模拟效果; 根据义乌地区低能见度天气条件的特征, 将模拟时段分为三个时期(11月至翌年2月, 3—6月, 7—10月), 对比了分时期模拟的效果; 以及评估了模型的预报步长。结果表明: 高湿、高污染、气温高于地温和低风速是义乌地区低能见度天气的主要特征。LSTM模型对单站能见度有较好的模拟效果, 当输入参数中加入历史观测能见度时, 能大幅提高模拟准确度, 日均能见度模拟结果均方根误差RMSE=0.63 km, 平均绝对误差MAE=0.51 km, 拟合优度R²=0.99;分时期进行模拟能得到更精准的模拟结果。本研究中选用的输入要素在冬季(11月至翌年2月)模拟效果最好, RMSE=2.35 km, MAE=1.46 km, 低能见度均方根误差RMSE_10 km=1.81 km, 低能见度平均绝对误差MAE_10 km=1.13 km, R²=0.83; 3—6月的模拟中, 输入变量中不加AQI模拟效果更好, 这意味着3—6月义乌地区的低能见度天气以雾天气为主导, 加入过多变量并不一定能提高模型准确度; 随着预报步长增大, 模型预报效果变差, 预测步长等于3 h, R²=0.71, 预测结果已不具备实际应用意义。     

西太平洋赤道海域的热量平衡

本文利用1986年11月中国科学院实验3号考察船在西太平洋赤道海域(0°～5°N,130°～150°E)考察所获得的29天辐射资料和同期取得的温、压、湿、风和探空等资料,计算了这一海域11月份的热量平衡各量值和整层气柱的加热量。结果表明:该海域是一个强热源区,其上空大气也是一个强热源区。     

我国部份地区雷暴活动、大气电场等与太阳活动的关系

本文用时序迭加法统计分析了1976—1985年太阳黑子一个完整周期内太阳活动与雷暴活动及地面大气电场之间的可能相关性。结果表明:高纬度地区有较好的相关性,耀斑爆发以后雷暴指数有明显增大趋势,最大关联日在+5日以后。中、低纬度地区几乎不存在相关性。随着耀斑强度增强,相关性也增大,且影响区域从高纬度向中、低纬度移动。在耀斑爆发后2天左右,地面电场强度增大,其关联日比雷暴指数提前。太阳黑子数和雷暴活动之间的相关性很微弱。本文又从全球电路概念出发,简单地解释了形成上述相关性的可能原因。     

卷云与水云的短波透射与反射特性

利用矩阵算法计算了对不同太阳天顶角下不同光学厚度的卷云与水云,在4π空间内0～360o的不同方位与0～90o不同天顶角下的波长为1.39 μm太阳短波波段的透射与反射,其天顶角间隔为5.6o,方位角间隔为5.0o。可以看出两种云透射和反射辐射的差别及它们随着光学厚度变化而变化的情况。同时,将其与波长为0.55 μm的可见光波段的透射和反射进行了比较。     

Meteorology and haze structure during AGASP-II,Part 1: Alaskan Arctic flights, 2–10 April 1986

The second Arctic Gas and Aerosol Sampling Program (AGASP-II) was conducted across the Alaskan and Canadian Arctic in April 1986, to study the in situ aerosol, and the chemical and optical properties of Arctic haze. The NOAA WP-3D aircraft, with special instrumentation added, made six flights during AGASP-II. Measurements of wind, pressure, temperature, ozone, water vapor, condensation nuclei (CN) concentration, and aerosol scattering extinction (b_sp) were used to determine the location of significant haze layers. The measurements made on the first three flights, over the Arctic Ocean north of Barrow and over the Beaufort Sea north of Barter Island, Alaska are discussed in detail in this report of the first phase of AGASP II. In the Alaskan Arctic the WP-3D detected a large and persistent region of haze between 960 and 750 mb, in a thermally stable layer, on 2, 8, and 9 April 1986. At its most dense, the haze contained CN concentrations >10,000 cm^–3 and b_sp of 80×10^–6 m^–1 suggesting active SO₂ to H₂SO₄ gas-to-particle conversion. Calculations based upon observed SO₂ concentrations and ambient relative humidities suggest that 10⁴–10⁵ small H₂SO₄ droplets could have been produced in the haze layers. High concentrations of sub-micron H₂SO₄ droplets were collected in haze. Ozone concentrations were 5–10 ppb higher in the haze layers than in the surrounding troposphere. Outside the regions of haze, CN concentrations ranged from 100 to 400 cm^–3 and b_sp values were about (20–40)×10^–6 m^–1. Air mass trajectories were computed to depict the air flow upwind of regions in which haze was observed. In two cases the back trajectories and ground measurements suggested the source to be in central Europe.     

青藏高原三江源和河湾区夏季降水变化特征及对高原夏季风的响应

本文利用1981～2020年观测数据和ERA5再分析资料,将青藏高原腹地三江源和东南重要水汽通道河湾区作为典型研究区域,分析了降水不同时间尺度变化特征及其典型强弱年对高原季风环流系统的响应,结果表明：（1）三江源和河湾区降水的季节变化均呈双峰型分布,峰值出现在7月初和8月下旬。夏季降水在21世纪初发生年代际转折,尤其是三江源降水量在近20年增加明显。两个高原季风指数DPMI(Dynamic Plateau Monsoon Index)和ZPMI(Zhou Plateau Monsoon Index)的夏季风爆发时间均超前于河湾区和三江源降水的明显增加期。三江源夏季降水年际变化与两个高原夏季风指数有较好的相关性。三江源与河湾区虽然相邻很近,但三江源夏季降水受高原季风影响程度远大于河湾区。当高原夏季风增强（减弱）时,三江源降水量偏多（少）。（2）三江源降水偏多年,南亚高压偏东偏强,低层高原主体低压异常,有利于西南风和东南风在三江源区域交汇,南方暖湿空气能够深入高原腹地导致水汽辐合偏强。河湾区降水偏多年,河湾区及整个高原主体附近高度场并没有明显异常,河湾区的水汽输送主要有两条路径,一条来自孟...     

七月大气环流对南极海冰异常的响应

本文用一个全球大气九层谱模式，模拟了七月份南极两个不同海区海冰区异常对大气环流的影响。主要讨论了大气环流对南极海冰异常存在的局地性的及全球性的响应。细致分析了二个区域极冰异常导致的南北半球低频波列分布的差异，以及它们对热带区域及亚洲季风区降水、越赤道气流的不同影响。最后则依据我们的模拟结果，讨论了南极海冰异常影响全球大气环流的动力学机制。     

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。