珠三角地区荔枝林挥发性有机化合物通量的观测研究

利用2008年7月和2009年2?3月在珠三角地区开展的挥发性有机化合物(VOCs)和微气象学综合实验观测资料, 分别应用近地面层通量廓线关系法和松弛涡旋累积法(REA)计算了荔枝林下垫面VOCs冠层尺度通量。结果表明: 荔枝林的主要生物挥发性有机化合物(BVOCs)排放为异戊二烯, 其排放有着明显的季节变化和日变化。荔枝林生长季白天的典型异戊二烯通量为0.932 nmol/(m2?s), 非生长季植物排放不显著。该结果为使用微气象学方法获取VOCs通量提供了借鉴。     

复杂地形湍流观测特征及通量代表性分析

利用2006年湖南小墨山地区冬夏两个采样时段的湍流观测数据,对当地湍流发展混合或扰动情况进行讨论。整体湍流特征量σu,w/u*观测值与相似性函数计算值差别较大,且与来流方向无明显关系,表明当地湍流受扰动强、发展混合差。结合印痕计算进行的湍流通量观测空间代表性分析发现,当地观测结果主要代表测点周边山地和平原两种地形的情况。冬季印痕主要分布于北方平原地区,山地影响平均仅为21%,而夏季的印痕源区主要为南方的山地,约占54%。     

全国低风速气象特征分析

利用1985-2014年NCDC数据库345个地面站的气象资料, 统计全国低风速条件的日变化、月际变化、年际变化和持续性等基本特征, 分析低风速频率空间分布的规律和季节变化。选取哈尔滨、乌鲁木齐、北京和成都4 个代表城市, 分析不同地区低风速条件的特征和年际变化情况。结果表明: 1) 30年间, 全国低风速频率约为40%, 其中哈尔滨低至25%, 成都高达60%; 2) 低风速出现频率表现为夜间高、白天低的特征; 3) 全国从9月至次年1月, 低风速状况出现频繁, 之后不断减少, 春季4月达到最低, 哈尔滨秋季的低风速频率最高, 其他3 个代表城市皆是秋冬季的低风速频率最高; 4) 全国持续3个小时(及以上)的低风速状况出现概率为36%, 其中成都地区的低风速持续性高, 持续12小时(及以上)的概率达到20%; 5) 全国低风速频率的总体空间分布是南方高北方低, 内陆高沿海低, 分布的范围和频率随季节变化; 6) 哈尔滨的低风速频率有明显增加趋势, 其他3个代表城市的长期变化趋势不明显。     

京津地区夏季大气局地环流背景研究

用非静力平衡的中尺度模式ARPS 5.0IHOP5,模拟京津地区夏季边界层大气的背景 流场,同时用风场诊断模式和实际观测资料获取该地区2004年夏季1个月（8月）的逐时低 层大气流场,作为模拟结果的比对。通过对模拟流场的分析,得出以下结论：京津地区夏季 受昼夜循环的山谷风、海陆风影响明显,山谷风的最大影响范围可以覆盖区域内的平原地区 ,海陆风的影响可以伸展入陆地100km左右。在这两个环流的影响下,区域内主导风 向出现更替,下午至上半夜主导风向为偏南风,下半夜至上午为偏北风。凌晨风向更替过程中可以 在山前出现一条汇聚带。     

平坦非均匀地面对流边界层的准定常态

用大涡模拟方法研究对流边界层大气对非均匀地面条件的适应性。研究限于无风、平坦地形条件,地面热通量在一个水平方向作非均匀变化;平均地面热通量为0.15K·ms^-1、非均匀性变化幅度为0.05K·ms^-1;地面非均匀性的尺度在20km之内。模拟结果表明,在充分长的时间后,边界层达到一种适合于地面条件的准定常态。这种准定常态和向其过渡的过程中,水平平均的边界层廓线性质,如平均位温廓线、垂直热通量廓线等几乎与平坦均匀地面的结果相同,或差异极小。地面非均匀性的主要作用是使边界层动能增大,并以地面非均匀性变化方向的动能增加为主。边界层动能以一种振荡衰减的形式向其准定常态过渡。可以引入边界层平均动能达到其第1个峰值所需的时间t_c和准定常态无因次动能E_eq为这一过渡过程的2个特征量。此2个特征量与地面非均匀性尺度的定性关系是,非均匀性尺度越大,过渡时间t_c越长,达到的准定常态无因次动能E_eq也越大。     

不稳定近地面层湍流的大涡模拟

采用加密网格的大涡模式获取边界层风、温场的高分辨率模拟结果,并据以分析近地面层大气的湍流特性。结果表明,较小的网格尺度使次网格湍流贡献率大为降低,模式计算结果对次网格参数的依赖性减小,边界层整体特征得到更好的反映。同时,模拟出的近地面层通量 廓线关系及湍流速度特征与实际观测结果吻合甚好,表明模式具有反映近地面层平均运动和湍流特性的能力。     

海南岛地区大气边界层高度的时空变化特征

利用WRF模式模拟分析海南岛及其邻近海区的大气边界层高度时空变化特征。结果表明,海南岛春夏季北部开阔地区平均边界层较高,约500~600 m;秋冬季海岛的西北–东–东南沿岸的半环绕地带平均边界层较高,约500~700 m;岛内中南部山区平均边界层高度较低且季节变化不大,数值约200~500 m。各季盛行风向及海风发展因素与平均边界层的空间分布之间有良好的对应关系。海岛周边海区秋冬季平均边界层高度约500~800 m,春夏季约100~500 m,呈秋冬季高、春夏季低的季节变化特征。岛内边界层高度最大值出现在春夏季,可达1800 m以上;沿岸地区边界层高度最大值出现在秋冬季,约1300~1500 m。海南岛岛内区域具有典型的陆面大气边界层日变化规律;沿海地带受盛行风向的影响,向岸流和离岸流时边界层日变化分别表现为海洋性和陆地性的特点。     

北京地区大气中尺度扩散模态和时间特征分析

用随机游走大气扩散模式和1981年的历史气象观测资料,研究北京地区中尺度扩散的历史背景状态.由示踪物从北京城区连续排放条件的模拟结果,分析各季平均浓度的空间分布和示踪物在模式区域输送扩散的时间尺度.结果表明,冬季示踪物偏南、夏季偏西北的输送明显;春季扩散影响范围最小、秋季最大.示踪物从200km×200km模式区域输出的平均时间(去除时间)明显分为冬春季和夏秋季两组,前者较小,平均在20h以下,后者较大,平均约30h.不同去除时间出现的频率分布是非对称的,在长去除时间一侧,出现频率下降缓慢,显示污染物有在该区域内长时间滞留的可能.     

中国近海海面风场的分类

为系统研究中国近岸海域海面风的统计特征, 利用聚类分析方法实现了风区域划分和风场的自动分类, 得到4个风区域, 共31个风场类型。风区域反映了中国近海海域风速的区域相关性。风场类型很好地识别出各海区季风典型场, 以及反映海区常见天气系统的特征风场。一些处于冬夏季风过渡时期和可在全年出现的特定风场类型也被识别出来。风场类型除了对平均风速有影响外, 对其他气象要素包括温度、湿度, 也有显著性影响。对各个风场类型的出现频率、时间分布、平均风速和风向分布等特征量的全面分析, 揭示了中国近岸海域海面风场的统计特征。     

北京地区大气污染物时空分布及累积效应分析

用1999年和2000年的监测资料结合随机游走大气扩散模式分析北京地区PM₁₀和SO₂浓度的时空变化、城区污染排放对整个区域的作用和影响、以及污染物在区域内的累积效应。结果表明：(1) 北京地区污染物浓度具有以城区为中心的空间分布特点和季、日变化规律。(2) 城区和清洁对照点的污染物浓度平均日变化具有显著差异,城区基本呈双峰分布,清洁对照点定陵则基本为单峰分布。(3) 由扩散模拟的情况对定陵站的监测浓度进行条件性统计分析,结果明确反映了城区污染扩散对定陵站浓度的影响。(4) 北京冬季从城区排放的污染物在当地累积的情况明显,累积的时间周期大致为2～5d;输送扩散因子在污染物局地累积的过程中起着关键性的作用。