渤海垂直湍流混合强度季节变化的数值模拟

渤海为极浅陆架海 ,其中湍流耗散作用显著。将三维斜压陆架海模式 HAMSOM应用于渤海 ,以渤海周边台站每天 4次的常规气象资料作为风和热驱动 ,渤海海峡开边界以 5个主要分潮调和常数计算水位强迫 ,计算了渤海 1982年水文要素和流场变化 ,并用模式以湍的局地平衡理论封闭计算出垂直湍流粘性的时空分布。结果表明 :渤海湍流混合冬强夏弱 ,变化幅度较大 ( 10～ 2 0 0 cm2 / s) ,这是风搅拌和潮混合的湍流输入在密度层化调整下的结果 ;风的作用在冬季强于潮的作用 ,而底层则由潮混合控制呈现半月周期 ;渤海湍粘性系数的空间分布十分复杂 ,这是在渤海地形和岸形轮廓限制下 ,由一定大气条件驱动的流场和密度场导致的湍流混合强度不同所致     

湍流度随高度的变化及其对城市宏观地形的依赖

分别构建广州主建成区垂直比例尺为1﹕2 000、1﹕1 000和1﹕500的3个建筑物模型,利用大型边界层风洞,在西北和东南两风向下,基于中性流模拟分析了复杂城市地形下湍流度随高度的变化及其对宏观地形的依赖。结果表明：风廓线指数α与不同高度的湍流度之间的关系密切,利用现有模型,根据4类粗糙度边界层和不同垂直比例尺,可确定相应的湍流度随高度变化模型的主要系数,预测精度高。城市地形下最大湍流度面发育在0~0.2 h之间狭窄的范围内。用湍流度形态指数β来表征湍流度随高度的变化,无论城市屋脊还是平坦地形,随着风程区的延伸,廓线的指数α升高,湍流度形态指数β降低。表明同一高度湍流度值具有由迎风区、丘顶区向背风区增高,沿风程逐渐增大的规律,对地形部位和风程的依赖性强,与来流翻越简单地形时的特征一致。     

一次入海气旋在黄渤海造成的海雾过程分析

利用0.25°×0.25°逐小时ERA5再分析数据、中国气象局地面观测资料和卫星遥感监测资料对2020年5月2-4日移入黄海的温带气旋引发大范围的海雾过程进行了分析,结果表明：（1）本次海雾主要发生在入海气旋的西侧和北侧,同时具有平流冷却雾和锋面雾的性质。（2）黄渤海雾发生期间气海温差在0.5～2.5℃,2 m高度露点温度略高于海温。（3）在气旋西侧和北侧都出现了雨转雾的现象,并且从青岛L波段雷达监测温度廓线显示在500 m和1500 m高度上出现“双逆温”。（4）气旋造成的湿空气辐合是本次海雾过程的重要水汽来源,降水的加湿和蒸发冷却效应同样使得近海面大气饱和度快速增长。（5）黄渤海大部海域感热通量和潜热通量均为负值,湍流热通量主要表现为大气向海洋输送,气旋造成的垂直风切变增强了大气机械湍流,使得大气和海洋进行充分的热量交换从而促进海雾在垂直方向发展。     

湍流能谱与分数维

本文首先根据间隙湍流结构的自相似性和KdV—Burgers方程的鞍—焦异宿轨道行波解,求得了间隙湍流的分数维D与波数比b以及D与自相似结构尺度R的关系;其次,模拟了在不同R下的D—b关系以及不同b下的D—R关系;最后,还求得了湍流能谱和分数维以及能谱指数与D的关系。模拟结果表明,(d|β|/dD)>0,这和A.J.Chorin的结论是一致的。     

风沙湍流的间隙性,稳定性分布及分形特征

根据风沙湍流本身的不均匀性、间隙性,用稳定性分布研究了含沙量M随高度h的变化得M(h)∝h~(-D),求得分维D=2.36(h>10cm),D=1.465(h<10cm),速度分布W(|u|)=a_2|u|~((-D)/(2-1))。沙粒扩散<|x(t)|>∝t~(2/D);结合Kdv-Burgers方程的行波解,得风沙流的标度律(υ/β)ξ Dlnh=A,揭示了耗散性υ、弥散性β、风速ξ和高度h之间的一种本质联系。被空气湍流吹动的沙粒起始半径r_e=(c’/(5-D)ρ)[(β/υ)In(E_1/E_2)]~((5-D)/3),起动风速V_1=V_(2exp)[(υ/2β)γ_c~3ρ~3(2.65/c’)~3],最后讨论了风沙流的多重分形特征。     

大气扩散参数在大气污染物落地浓度估算中的贡献

从实际环评工作中如何确定扩散参数的角度，讨论其对污染物落地浓度的影响，提出在一定条件下切合实际的建议。     

城市边界层湍流和下垫面空气动力学参数观测研究

城市大气边界层中的湍流交换和下垫面空气动力学参数的观测研究是城市环境气象研究的重要内容。文章概述了城市大气边界层中湍流的观测方法和计算城市下垫面空气动力学参数的可行性方案。对城市湍流的基本特性和城市边界层的垂直结构、城市边界层观测的历史、城市下垫面空气动力学参数的估算以及存在的问题进行了讨论。     

一个改进的湍流垂直扩散过程参数化方案

研究了数值天气预报模式中次阿格湍流垂直扩散过程的参数化问题。以Ｂｏｕｇｅａｕｌｔ和Ｌａｃａｒｒｅｒｅ（１９８９）的参数化方案为基础，改进了处理湍流混合长的方法，使湍流混合长和热力混合长分别依赖于基本气流的静力稳定度和风场切变。新方案的基本思路是把ＶｏｎＫａｒｍａｎ（１９３０）提出的动力（风场切变）湍流扰动假设与ＢＬ－８９方案提出的热力（静力稳定度）湍流扰动假设结合在一起，强调了大气的热力结构、动力结构和湍流动能对湍流混合过程的共同影响。新方案和ＢＬ－８９方案的二维对比数值试验结果表明，在大气处于静力较稳定而风场切变明显条件下的湍流扰动表现能力方面，新方案比原方案有明显的改进。     

我国草原下垫面低层大气湍流结构

利用超声风速仪资料分析了科尔沁草原下垫面低层大气的湍流谱结构，无量纲化湍流速度分量及温度脉动的标准偏差，和湍流通量与稳定度参数的关系。结果表明，草原下垫面低层大气湍流速度谱，在较宽的稳定度范围内， 符合Kolmogorov 相似理论，在惯性副区接近局地各向同性，无量纲化湍流速度分量及温度脉动的标准偏差服从A(1-Bζ)1/3和A(-ζ)-1/3规律， 湍流热通量与稳定度参数ζ存在较好的相关性。