大气混合层厚度的计算方法及影响因子

本文讲述了大气混合层厚度的定义及它在大气环境保护中的作用。论述了大气混合层厚度的多种计算方法如国标法、干绝热法、罗氏法等，并分析了大气混合层厚度的各种影响因子。其中大气稳定度是决定混合层厚度的最主要因子。     

兰州市东部地区冬季低空风场和温度场分析

根据１９９６ 年１２ 月２０ 日至３０ 日在兰州市东部峡口附近地区进行的大气边界层探测试验得到的资料,分析了该地区的低空风、温场垂直分布特征及随时间的演变特征．分析表明：兰州市东部地区从地面到１５０ ｍ 高度的低层风场在受向市中心辐合的热岛环流和不同尺度地形的山谷风影响下,盛行偏东南风,２００ ｍ 高度以上的层结受高空西风的影响盛行偏西北风．白天（０７ 时至１９ 时） 的平均风速比夜晚（１９ 时至０７ 时） 小,而且风速的最小值出现在白天的１５０ ｍ 高度以下．逆温持续时间长、强度大、厚度大,混合层顶在中午１３ 时左右达到最大高度,约３００ ｍ ．另外,通过比较发现：下垫面条件、夜间人工热源、天气系统以及大气的稳定度状况等均对混合层的发展有一定影响．     

珠江三角洲地区边界层气象特征研究

根据珠江三角洲地区9个气象台站1995-2000年地面气象资料和部分地区的探空资料,分析研究区域气候与天气背景,风、温、混合层厚度、大气稳定度等大气边界层特征.结果表明:珠江三角洲地区受季风影响显著,还受海陆风、城市热岛环流、越南岭下沉气流等的复合影响;逆温频率很高,混合层高度较低,大气层结比较稳定;复杂的下垫面对珠江三角洲地区大气边界层有重要影响.     

三明市大气混合层高度变化特征分析

利用三明市1960~2013年逐日02时、08时、14时和20时四个时次的地面气象资料,采用罗氏法计算得出逐日四个时次的混合层高度,分析了混合层高度年变化、月变化、日变化等规律及与有关气象要素的关系。结果表明,54a来,年平均混合层高度呈现先平稳、后缓慢下降、再明显升高的趋势;年平均混合层高度和年降水日数存在一定的负相关关系,相关系数为-0.45。02时、08时、20时年平均混合层高度月变化较小,14时年平均混合层高度月变化较大,该时次能较好地反映夏季整体湍流强,冬季湍流弱的特点;平均混合层高度月变化中,5月500~600m高度占比最大,其他各月600~700m高度占比最大。混合层高度日变化特征为白天高、夜间低,与湍流活动日变化特征吻合较好。相对湿度与混合层高度有明显的负相关关系,相关系数-0.83;风速与混合层高度中度相关,相关系数0.52。     

大连地区污染气象参数的确定

为了合理地预防和治理大气污染,必须正确地估算污染物在大气中的浓度.为此,须搞清楚污染物在大气中的运动情况.污染物在大气中的运动——输送、扩散、稀释等,主要是由排放条件(排放量、烟囱高度等)和气象条件(平均风速、大气稳定度、扩散参数、逆温和混合层高度等)决定的.对大气环境中污染物浓度估算正确与否,取决于大气污染物浓度扩散数学模式的选择和各类气象参数的确定. 大连地区大气污染物浓度扩散数学模式的选择和各类气象参数的确定就是在我们一年来进行低空探测取得的资料和收集大连气象台1980年1月～1984年12月地面常规气象资料的基础上,经过正理分析而得到的.     

电厂高烟囱长期浓度估算方法

本文应用高斯羽烟烘模型,考虑了地形、污染物衰变和降水清洗等因子的影响,提出了估算电厂高烟囱地面长期平均浓度公式。由于用常规气象资料估算风、大气稳定度和混合层高度等参数,因此无需野外测试即可估算平均浓度。该法对工程前期选址和气质评价具有实用上和济经的意义。     

厦门市大气稳定度和混合层厚度的统计分析

为了开展厦门市区空气污染潜势预报和净化空气、降低污染,必须了解大气稳定度和混合层厚度的变化特征。气温的垂直分布表征了大气层结的稳定度,直接影响大气湍流活动的强弱．与大气的垂直和水平扩散参数密切相关．对大气污染物的分布起着重要的作用。     

华北北部半干旱地区夏季大气边界层特征的实验研究

2016年7月3—16日在内蒙古自治区科尔沁地区大气科学与大气环境综合实验站开展科尔沁半干旱下垫面大气边界层野外综合观测试验, 利用 GPS大气边界层精细探空资料, 分析华北北部半干旱地区晴天、阴天和雨天等不同天气条件下的大气边界层结构。采取不同的方法和判据对比确定大气边界层高度, 统计实验期间低空急流特征, 并对近地面湍流特征及地表能量收支状况进行初步的探讨。结果表明: 晴天, 白天的大气边界层平均高度约为1790 m, 夜间约为250 m; 阴天和雨天, 白天的大气边界层平均高度约为980 m, 夜间约为430 m。夜间, 近地面层湍流动能与边界层高度有较强的相关性。低空急流多发生在午夜, 平均高度约为390 m, 强度与高度正相关。     

基于气象条件的大气混合层高度模型研究

根据2011-2013年重庆市沙坪坝地区的常规气象数据,运用MATLAB软件分析近3年大气混合层高度mm变化和特征,且与气象参数的相关性;结果表明:每天在8∶00-19∶00,大气混合层高度与太阳辐射强度、温度、风速呈正相关性;与气压、相对湿度呈负相关性,与露点温度的相关性不明显;而在20∶00-7∶00,大气混合层高度与太阳辐射强度和风速呈正相关,与其他参数的相关性不明显;同时,通过气象数据建立重庆市大气混合层高度的预测模型,并验证其准确性。     

台风“梅花”近地风剖面变化研究

基于10、20、30和40m高度处台风"梅花"影响下的上海浦东地区近地风现场实测数据,主要研究了平均风速、湍流度和阵风因子随高度的变化规律.结果表明,通过公式计算得到的边界层高度随平均风速的增大而增大,平均值为2 063m,远远大于我国规范(GB50009—2001,2002)规定的B类地貌下的边界层高度(350m).当平均风速较大时,大气稳定度参数z/L随平均风速变化较小,基本在区间[-0.1,0.1]内波动,此时大气近似趋于中性.指数率、对数率和Deaves-Harris模型与平均风速实测剖面均吻合较好.参考ASCE7-10中湍流度剖面的表达形式,通过拟合得到了纵向、横向和竖向湍流度随高度变化的经验表达式.另外,对实测阵风因子随高度的变化进行了拟合,拟合结果可以为今后工程设计提供参考.     

稳定、中性条件风速标准差对烟幕扩散的影响

为了更好发挥发烟装备的使用效果,需要研究风速标准差对烟幕扩散的影响规律.通过分析现场观测数据,研究了稳定、中性层结条件下3个方向风速分量标准差与稳定度分类判据SR数及平均风速之间的关系,运用高斯烟羽模式结合实测平均风速和风速标准差计算了烟幕在大气中的扩散效果,分析了平均风速和风速标准差对烟幕有效遮蔽区域长度、高度、面积的影响规律.结果表明,烟幕有效遮蔽区域长度和高度的主导因素分别为垂直方向风速标准差和平均风速;相同的稳定度类别和近似的平均风速条件下,风速分量标准差可能存在较大差别,导致烟幕有效遮蔽区域的长度和面积可能存在量级上的变化.因此,在发烟装备评价和使用过程中,观测并参考风速标准差是很有必要的.     

复杂地形上确定大气混合层厚度方法的探讨

复杂地形上确定大气混合层厚度方法的探讨张文煜，冯广泓，袁九毅（兰州大学大气科学系，兰州７３００００）在大气边界层内，混合层的存在，其高度和变化规律对空气污染物的散布有着很大影响，能否准确的估算混合层厚度，成为研究污染物扩散规律的一个重要因素。迄今为止...     

千岛湖极端水位变化对温跃层的影响

为分析千岛湖极端水位变化对温跃层的影响,在水温垂直剖面数据缺测情况下,采用率定后的一维水动力模型DYRESM模拟了不同水位变幅下的温跃层,并设置了极端水位变化情况(情景1)和正常水文条件(情景2)两种情景进行对比分析;基于湖泊分析程序Lake Analyzer计算了两种情景下温跃层表层和底层深度、温跃层厚度和施密特稳定度等。模拟结果表明:情景1水体混合期为2013年11月20日至2014年3月23日,同时段内情景2水体混合期则为2013年12月5日至2014年3月16日;情景1在高水位时,湖体从上到下呈“混合层、温跃层、均温层(30～40m水层)、温跃层、均温层”的双温跃层结构,同时段内情景2则呈“混合层、温跃层、均温层”的单温跃层结构;情景1与情景2相比,平均水位低2.24m,施密特稳定度均值低119.19J/m2,可见极端水位变化条件下出现的低水位情况能显著降低水体稳定度。     

广东沿海地区风场特征

根据广东沿海地区大气边界层测试资料和气象台站连续５ａ的常规观测资料,分析广东沿海地区边界层风场的基本特征．结果表明：广东沿海地区盛行偏东风,平均风速较大,但静风频率也较高．四季都有海陆风,以珠江口地区出现频率最高．各地近地层盛行风向不同,５００ｍ以上高度盛行风向差异较小．夏季风速随高度增加而增加,冬季随高度呈双峰型分布．大气稳定度以中性Ｄ类为主,地区差异较明显,珠江口附近不稳定类稳定度最小．     

大气边界层热力结构的声雷达探测研究

文章分析了1984年春、夏两次用声雷达探测研究大气边界层热力结构的结果。(一)采用从声雷达回波照片上定量地确定逐时混合层高度的方法,分析了城市混合层结构特性。揭示了与空气污染物散布关系甚密的混合层高度的变化规律。(二)通过测量声雷达回波讯号的电压幅值,定量计算溫度脉动结构系数(C_T)及其时空分布。揭示了不同气象条件下,C_T的分布特征,并以观测事实确证了一些理论分析结果。观测结果表明:在中性和不稳定层结状况下,C_T与高度的关系分别符合“-2/3”和“-3/4”次律。     

渡口空气质量模式研究

文章介绍了渡口空气质量模式研究结果。针对渡口山区地形,建立包括有风扩散、微风扩散和山谷风转换期漫烟扩散的一整套大气扩散计算公式。确立了具有当地特征的模式参数和模式输入参数。有风模式取高斯模式带地形校正因子(T)的途径。微风模式取带地形校正因子(T′)和逆温层影响修正的烟团积分模式。针对渡口山区空气污染物浓度日变化单峰型特点,建立山谷风转换期漫烟扩散模式,考虑平均风速随时间的变化,混合层高度随时间变化的影响。模式计算取得良好效果,浓度计算值与实测位的比值,一般不超过1.5—2.0倍范围;而且不论是浓度的季、月平均值还是日平均值,计算值与实测值的分布形式和中心位置都基本一致。     

绿洲对其临近荒漠大气水分循环的影响——敦煌试验数据分析

利用"我国西北干旱区陆-气相互作用试验\\"2000年5～6月在甘肃敦煌进行的野外观测资料,分析了西北干旱区临近绿洲的荒漠戈壁大气湿度特征,并根据它们在不同风向下的表现揭示出了绿洲对其临近荒漠戈壁大气水分输送的影响.研究了在绿洲影响下大气的逆湿和负水汽通量与风向和大气稳定度的关系,说明大气逆湿和负水汽通量的出现不一定完全相关,小时平均量有时表现出负梯度输送的特征,并且给出了负梯度输送出现概率的日变化以及大气稳定度对负梯度输送的影响.     

无霾和有霾情况下大气混合层高度的日变化及其特征—基于河北香河站激光雷达的观测

利用Mie散射激光雷达EZLidar和自动观测站气象资料对河北香河站2006年8月~2007年11月大气混合层高度(MLH)进行了观测研究,得出了灰霾和非灰霾两种天气大气混合层的日变化特征:1 MLH的日变化同温度、风速的变化密切相关,相关系数分别为0.968、0.580,通过了0.01的置信度检验;2春季的MLH明显高于秋、冬两个季节,秋冬两季混合层的发展相似,MLH较低,大体上秋季的MLH高于冬季;3灰霾天气溶胶含量高,阻挡地面长波辐射向外发射,形成了类似的保温效应,灰霾天大气温度要高于非霾天的温度,且随着时间的增加而增加;4灰霾天属于静稳天气,热力引起的湍流非常弱,风速变化对它的影响更大。热力和机械剪切作用共同影响了灰霾天和非灰霾天MLH的日变化。     

不同大气稳定度分类方法的比较研究

根据河北海兴核电厂址气象站2015年1月1日～2015年1月15日期间10 m和100 m高度处风速和温度观测气象资料,分别用温度梯度分类法(ΔT/ΔZ),温度梯度—风速法(ΔT-u)、理查森数(Ri)法、莫宁-奥布霍夫长度(L)法判定大气稳定度,结果表明:主导风都处于SW-WSW风向上,ΔT/ΔZ法与ΔT-u法出现稳定类天气最多,中性天气次之; Ri法与L法稳定类天气最多,不稳定性天气次之。对四种大气稳定度分类方法做对比分析,ΔT/ΔZ法与ΔT-u法的测量比较简单,能够快速的判定大气的稳定度。Ri法与L法对观测资料要求较多,能够较准确的判定大气稳定度。     

基于TIMED/SABER卫星温度数据对大气经验模型的评估

以TIMED/SABER观测的2002–2016年共计15年的全球温度数据为标准,与USSA-76及NRLMSISE-00模式温度数据对比分析.通过计算大气模式与卫星观测的温度偏差、温度偏差的标准差及均方根误差,分析两种大气模型的适用性.通过设置模式与卫星观测温度偏差,计算不同纬度地区温度偏差要求下模式的置信度.结果表明:(1)两个大气模型计算的温度数据与卫星观测的温度数据随高度的变化具有较好的一致性;(2) NRLMSISE-00模式的日平均和月平均精度高于USSA-76模式;(3)两个大气模式在冬夏季高纬地区及中纬地区UMLT高度表征真实大气的能力有待提高, NRLMSISE-00模式表征真实大气的能力整体优于USSA-76模式;(4)同一模式在相同纬度地区和温度偏差要求下,置信度随着高度的升高而降低;相同的高度和温度偏差要求下,置信度随着纬度的升高而降低.通过分析USSA-76和NRLMSISE-00模式与卫星观测数据之间的差异,对大气模式在工程中的应用提供参考,为大气模式的后续修正提供依据.