湍流压对中小质量恒星后期演化的影响：（Ⅰ）湍流压,物态方程及热…

本以恒星结构演化理论中常用的混合程对流理论为基础，给出了湍流压以及考虑湍流压情况下恒星内部物态方程和各热力学量的表达式。在此基础上研究了质量为２．８Ｍ和７Ｍ的恒星由主序演化到红巨星和ＡＧＢ星阶段其湍流压的大小。结果证明，在红巨星和ＡＧＢ阶段，靠近恒星表面区域内湍流压可以达到总压强的３０％。     

非局部对流理论及其在太阳模型中的应用(英文)

在Li&Yang (2 0 0 1 )所给出的局部对流理论的基础上 ,我们进一步采用梯度型方案给出了非局部对流理论 ,并将它用于太阳模型中。这一理论考虑了恒星对流区内的非局部效应 ,它得到了一个与原来用混合长理论或局部理论给出的结果有所区别的对流区 ,扩散效应很明显。但是 ,目前我们的理论还不能处理时间相关的对流以及对流超射等问题。这些问题将在后续工作中加以考虑。当把这一理论应用于太阳模型中时 ,我们发现它对标准太阳模型的改正非常微小。我们讨论了这一现象 ,并对其加以解释     

夜间稳定边界层中间歇性湍流热通量的 提取及其谱特征

在夜间稳定边界层中, 湍流热通量往往具有间歇性特征。在一阵阵出现的强度较大的湍流热通量之间, 混杂着弱噪声或其他微弱的难以辨识的高频脉动信号。为了研究间歇性湍流热通量的特征, 必须将这些无关信 号剔除, 以提取出干净的湍流热通量。本文提出了一种新的提取间歇性湍流热通量的方法, 该方法通过分析 湍流热通量的概率密度函数, 并与稳定分布进行比较, 湍流热通量的概率密度函数开始偏离稳定分布的位置, 即是间歇性湍流热通量开始出现的阈值。本文通过夜间稳定边界层外场试验数据的验证, 发现利用稳定分布确定 的阈值可有效地提取出间歇性湍流热通量。在此基础之上, 本文对比了提取前后湍流热通量的功率谱, 发现 提取后低频信号的方差所占比重下降, 而高频信号略有上升。此外, 间歇性湍流热通量在高频区的功率谱满足“-7/6”律。     

一次高压型海雾中的液态含水量演变特征

2008年3月16—17日在粤西电白出现了一次在高压天气系统控制下的海雾过程。利用这次海雾的综合观测数据,分析了这一高压型海雾的液态含水量演变特征,讨论了液态含水量与雾滴平均直径和数密度以及气温、风速、湍流交换等的关系。结果显示:(1)海雾有发展-消散-再发展的准周期性变化特征;(2)海雾过程中的雾滴数有显著的变化,而雾滴平均直径的变化较小;雾滴数变化对海雾的发展、消散起主要作用;(3)在海雾生成和发展阶段,空气的冷却机制起主要作用;而在海雾的维持阶段冷却机制的作用并不明显;(4)在雾的生成阶段,弱湍流交换有利于雾的生成;而在雾的发展和维持阶段,湍流交换减弱,液态水增长,反之液态水减少。湍流交换的强、弱与海雾发展-消散-再发展的周期性变化有密切关系。     

北京北郊冬季大风过程湍流通量演变特征的分析研究

利用中国科学院大气物理研究所325 m气象观测塔1993年12月～1994年1月大气边界层实验资料, 计算分析了大风过境过程中47 m和120 m高度湍流通量演变特征及其影响因子, 以及与风速、 稳定度等参数的关系。结果表明: 大风过程对近地面层的物质能量输送有着重要影响, 大风之前出现短时间动量上传和热量下传; 大风过程中的湍流通量数值明显高于过境后, 水平方向湍流通量数值和能量增加幅度大于垂直方向; 当风速大于临界值5 m/s时, 湍流通量与风速、 湍流动能的相关迅速增大; 湍流谱特征表现为湍流能量的低频部分增加、 湍流谱曲线变宽; 大风能强烈影响近地面层的能量收支。     

连云港沿海地区及近海风能资源评估

通过对连云港市30多年气象整编资料及沿海高密度自动气象站、6座测风塔、4座海岛气象站等加密观测资料研究,在充分考虑当地特殊地形特点的基础上,探讨了该地区沿海及近海风能资源的时空分布规律及特点,并重点对风湍流强度的特征及强湍流对风电的影响进行了剖析;研究表明,近海地区风能资源储量相对丰富,风速变化稳定,且风垂直切变较小,具有更为广阔的开发利用前景.     

Turbulence properties in the solar convection envelope： properties of the overshooting regions

We apply the turbulent convection model (TCM) to investigate properties of tur-bulence in the solar convective envelope, especially in overshooting regions. The results show TCM gives negative turbulent heat flux uγ′T′in overshooting regions, which is sim-ilar to other nonlocal turbulent convection theories. The turbulent temperature fluctuation T′T′shows peaks in overshooting regions. Most important, we find that the downward overshooting region below the base of the solar convection zone is a thin cellular layer filled with roll-shaped convective cells. The overshooting length for the temperature gradi-ent is much shorter than that for element mixing because turbulent heat flux of downward and upward moving convective cells counteract each other in this cellular overshooting region. Comparing the models' sound speed with observations, we find that raking the convective overshooting into account helps to improve the sound speed profile of our nonlocal solar models. Comparing the p-mode oscillation frequencies with observations,we validated that increasing the diffusion parameters and decreasing the dissipation pa-rameters of TCM make the p-mode oscillation frequencies of the solar model be in betteragreement with observations.     

云中湍流特征及其在云降水中的作用研究进展

大气湍流是一种无序的、非确定性的大气运动,它可提高云滴碰撞效率,加速云滴增长速度,在云和降水形成及发展过程中起着十分重要的作用。本文综述了国内外近60 a来云中湍流的研究进展,重点介绍了云宏微观结构特征及云中湍流对云滴碰并增长方面取得的研究成果,以期为进一步观测研究云动力学过程、完善湍流-云微物理相互作用理论及优化云参数化方案提供重要参考。     

结合毫米波雷达提取降水条件下风廓线雷达大气垂直速度的研究

风廓线雷达主要是利用大气湍流对电磁波的散射作用,在晴空条件下对大气风场等进行探测。在降水天气下,风廓线雷达能同时接收到大气湍流回波和雨滴的散射回波信号,其探测到的回波功率谱中降水信号谱和大气湍流信号谱叠加在一起,使得大气的运动被雨滴的运动信息所掩盖,给后续的大气风场反演带来误差。而毫米波云雷达在降水天气下仅能探测到云雨粒子的回波而无法探测到大气湍流回波,基于这一差异结合毫米波云雷达资料对风廓线雷达功率谱数据进行订正,剔除其中的降水回波信息,进而获取正确的大气运动垂直速度。通过一次典型弱降水天气过程的雷达资料对该方法进行了可行性验证,并将计算得出的大气垂直速度与传统双峰法提取的大气运动垂直速度及原始风廓线雷达垂直速度进行了对比分析,显示在弱降水天气下该方法能有效消除降水对风廓线雷达垂直速度测量的影响,提高弱降水天气下测速准确率,并且在湍流谱极其微弱的情况下该方法也能准确地获取到大气运动垂直速度信息。但是云雷达回波在降水时会有衰减,虽然是弱降水也会导致在高层距离库上的订正效果变差,故目前只适用于弱降水时低距库处的降水订正。      

北大西洋高纬度海区湍流热通量对全球增暖的响应

大西洋经向翻转环流(the Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)由低纬输送大量热量至高纬度北大西洋海区,并通过热通量由海洋输送给大气,主导了附近区域的气候形态,并对北半球尺度的气候变化产生显著影响。本文根据CMIP5多模式多增暖情景的预估模拟结果,通过与增暖前控制试验的对比发现,全球增暖可导致该海区湍流热通量的减小,且减小的幅度随增暖强度增大,模拟结果与观测一致。进一步研究发现,热通量的减小存在季节差异,冬季的减小幅度远大于夏季。结合淡水扰动试验的分析表明,全球增暖下AMOC强度的减弱导致大西洋经向热输送减少,进而导致高纬度北大西洋海洋向大气的热输送减小。