一次梅雨锋暴雨过程的中尺度特征分析

利用中尺度非静力平衡模式WRF-V2.1对2007年7月7-8日江淮地区一次梅雨锋暴雨过程进行数值模拟,分析其中的中尺度重力波(MGW)特征,并运用拉格朗日Rossby数(Ro)来诊断非平衡流特征.研究表明:这次暴雨过程中的中尺度重力波波长约为56～75 km,相速约12～19 m·s~(-1);在有利的大尺度环流形势下,地转调整机制是MGW产生的首要机制,Wave-CISK和地转调整为波动传播提供了充足的能量,使MGW在具有波导结构的大气中维持了相当长的时间;满足舶指标的不平衡运动区与重力波活动区十分接近,它对波动产生的时间和区域方面有一定的指示作用.     

城市建筑物动力冠层方案的引入及应用研究

文中将建筑物动力冠层方案引入到城市边界层精细模式中,该方案描叙了城市地Ⅸ建筑物对气流的拖曳作用以及建筑物形态对城市地区湍流活动动量输送的影响.采用建筑物拖曳法和建筑物动力冠层方案两种不同建筑物动力学处理方法对北京地区东南部进行模拟,通过城市地区水平风速的模拟结果与自动气象站实测资料对比发现模拟结果与实测相当吻合,建筑物动力冠层方案的引入能够更好地实施对城市地区的水平风速分布的数值模拟.分别采用建筑物拖曳法与建筑物动力冠层方案对一个实际小规模城市进行模拟试验,分析表明引入建筑物动力冠层方案可以模拟出小规模城市地区水平风速偏低的现象;还可以模拟出城市地区建筑物动力作用对湍流活动的影响;对湍流动能模拟结果表明比较符合实际分布情形.采用建筑物动力冠层方案对小规模城市地区建筑物高度变化对城市地区的流场及湍流活动的影响进行模拟分析,结果表明:城市地区建筑物高度增加,风速变小,但是高大建筑物底部风速略高于低矮建筑物底部;城市地区大气湍能增加,高大建筑物底部湍能较小,冠层高度内湍能随高度增加而增加;同时城市地Ⅸ的垂直扩散系数也随建筑物高度增加而增加;城市地区污染物排放高度处污染物浓度较低,下游乡村地区地面污染物浓度较低,但高空污染物浓度却较高.     

鄂东两次暴雨前后近地层物理量场异常特征分析

利用湖北黄石长江南岸50 m高铁塔的风梯度、超声风及气温、湿度观测资料,对2007年5月31日及7月1-2日两场暴雨前后近地层风温湿场和降水前湍流特征进行了计算分析,探索其异常变化特征,为进一步认识黄石地区强降水的近地面层物理过程提供依据。结果表明:(1)降水前温度下降,湿度上升,平均风向发生明显转变,水平风速与垂直气流速度在降水前出现显著增大;降水后,风向平缓变化,平均风速再次增大。(2)垂直气流速度在降水前频繁上下振荡,激发湍流活动。(3)降水前湍流动能增大,湍流动量通量和感热通量增大向上传递,湍流强度逐步增大。湍流动能最大值的出现早于湍流通量,湍流活动在临近降水时进一步加强。可见暴雨发生前后近地层风温湿场有明显的变化,降水前湍流活动增强。     

太阳p模振动的激发机制

本文估计了激发单个太阳ｐ模振动需要的能量输入率Ｅ≡ＥΓ,其中谱线宽度Γ假设是振动模能量衰减率的观测值．在改进后的对流湍流三维时空分离描述的基础上,利用太阳对流区的混合长模型计算了振动模的激发率．认为太阳ｐ模振动主要是由雷诺应力扰动激发的,即ｐ模激发对应着对流湍流运动引起的声波发射．对于频率ν＜３ｍＨｚ,振动模的激发率为Ｅ∝ν７;频率ν＞３ｍＨｚ,振动模的激发率为Ｅ∝ν－５．理论计算的振动能谱与观测结果基本符合．     

多层湍流大气相位屏的数值模拟

高分辨图像重建技术可以有效消除湍流大气的影响,重建目标的接近望远镜衍射极限的图像。但是当目标的视场角比较大时,大气—望远镜综合系统不再是线性空不变的,给图像重建带来新的困难,它是大气性质中的一个重要特性,对大气相位屏的模拟应该满足这一特性。提出了一种可以模拟等晕区效应的多层大气相位屏的数值模拟方法,这种方法可以应用于等晕区对高分辨统计重建方法的影响的研究中。利用该数值模拟方法模拟了5″和8″的双星的斑点图,用斑点干涉术对模拟的双星进行了重建,并与实测的双星的斑点干涉术重建结果进行了比较。比较结果表明该数值模拟方法所产生的等晕区效应与实际的等晕区效应相似。     

大气对532nm激光影响在漫反射激光测距中的应用

激光光束在大气中的传输是与大气特征有关的,如大气湍流、大气散射与吸收,而且激光测距的回波除了与距离有关外,其回波数及精度也与大气特征相关。漫反射激光测距的目标是低轨空间碎片,在一定反射截面的条件下,应用一定功率的激光进行地面靶板漫反射测距试验,以确定多少功率的激光器可实现空间碎片的漫反射测距,这时地面靶的距离选取应该具有代表性,它代表了在一定斜程下穿过整个大气层的效应。通过对大气湍流和大气衰减对激光传输的影响进行分析,理论上计算出在低轨目标为400km时,漫反射激光测距试验地面靶的水平距离该取多远时才能代表在一定斜程下穿过400km大气层的效应,从而为漫反射激光测距试验地面靶距离的选取提供参考依据。     

均匀裸土地表土壤热通量计算方法对比及对能量闭合的影响

利用"内蒙古微气象观测蒸发试验"的观测资料,对6种地表土壤热通量计算方法(Plate Cal法、TDEC法、谐波法、热传导对流法、振幅法和相位法)进行比较,检验了6种方法在不同干湿地表状况下的适用性,并研究了6种方法计算地表土壤热通量的差异以及对地表能量闭合度的影响。结果表明:一般情况下,Plate Cal法计算的2 cm土壤热通量与观测值最接近,计算结果的均方差为6.9 W/m2。在不同干湿地表状况下,干燥和降水条件下适合使用Plate Cal法,计算结果的均方差分别为14.0 W/m2和30.1 W/m2;湿润条件下适合使用谐波法,计算结果的均方差为21.4 W/m2。6种方法计算的地表土壤热通量存在明显差别,最大相差178.6 W/m2,不同方法计算地表土壤热通量的最大差值超过25 W/m2的时次占样本的96.3%。不同方法计算地表土壤热通量的差异对地表能量闭合度的大小有明显影响,但不影响近地层能量闭合度随湍流混合增强而增大的规律。     

平衡流形成的机制与锋生

利用最小能量原理讨论了非地转流经过调整后的平衡态的情况。对于两维模型来说，不平衡流通过调整获得的平衡终态依赖于初始不平衡场的分布特点。如果不平衡流的初始位涡是非均匀的，则其通过适应过程而达到的平衡状态不一定满足热成风关系；对于初始位涡是均匀的或为零的不平衡流来说，如果初始密度的水平变化不是非常显著，则运动最后可以达到热成风平衡状态，反之，最后的平衡态则不满足成风关系，对于这种情况，我们利用广义动量坐标系进行了详细讨论。     

夏季风期间南海低纬地区中-β波的观测研究

利用南沙群岛的加密观测资料，对南海低纬地区西南季风爆发时，大尺度季风环流下存在着的中小尺度系统进行了研究探讨；揭示了低纬热带地区中尺度重力波对天气的影响，并从动力学的角度对该地区中尺度重力波的产生、传播进行了初步的分析。     

4种大气稳定度划分方法的分析比较

大气稳定度可标明大气湍流的强弱，在研究大气扩散时，大气的稳定度是很重要的，因为污染物在大气中扩散、稀释的速率、距离和范围受到大气稳定度的直接影响。当大气处于稳定状态，污染物在大气中扩散速率小，范围窄，最大浓度落地距离较远。当大气处于不稳定状态时，则出现截然相反的情况。因此．有必要仔细分析研究大气稳定度的变化规律。