沙漠、戈壁中的一种特殊气象现象——冷岛效应

下垫面热力非均匀性在行星边界层内会形成一些特殊的气象现象,如人们所熟知的海陆风(或湖陆风)和城市热岛现象。近几年我们的研究发现,沙漠或戈壁中孤立的绿洲或湖泊,由于其下垫面热力非均匀性也会在行星边界层内     

环境流体中的熵平衡方程和动力熵产生

熵平衡方程是非平衡态热力学的基础.但是目前的经典熵平衡方程,内能中不合理地隐含着流体微团组分相对于质心运动的动能,并非热力学意义上的平均分子运动动能.文中以内能仅为平均分子运动动能概念为出发点,重新推导得到了修正的熵平衡方程.在熵平衡方程中导入动力熵产生,使熵平衡方程能以显式表述动力过程.这时熵平衡方程不仅描述了一个热力学系统的不可逆过程,而且描述了动力可逆过程所造成的系统熵变化.使熵平衡方程能描述热力学系统状态和发展方向,更为合理且更具有普遍性.     

干旱区的绿洲效应

本文总结了干旱区经洲效应的一些表现特征,如“冷岛效应”、临沂绿洲的荒漠大气逆温、地表低反射率等,并分析了这些特征所表现出的光热优势和水分循环特色,在此基础上,提出了绿洲效应在绿洲维持过程中所起的作用,讨论了对其进一步有效利用的可能性。最后,为了使绿洲效应得到最佳发挥,还给出几条如何改造绿洲的措施和建议。     

河西戈壁地区不同天气背景下微气象状况的初步分析

对黑河计划ＩＯＰ期间在化音戈壁站观测的湍流脉动场资料及有关梯度资料进行了分析，得到了湍流脉动强度、湍流感热、潜热通量和温、湿梯度的若干特征。无量纲脉动强度的变化趋势与经典关系基本一致，但在量上稍有差异；一般的晴天情况下，感热大于潜热，湿度场以逆湿为主；不过感热和潜热的比例关系和湿度梯度均随天气状况而变；在每一个降水过程中湍流通量特征可以分为四个阶段，各个阶段的感热和潜热均有较大差异；降水发生过后，感热和潜热输送特征要恢复到降水前的状况大约需要４天左右的时间     

青藏高原安多地区干、湿季的转换及其边界层特征

利用"全球能量水循环之亚洲季风青藏高原实验(GAME/Tibet)"1998年加强期(IOP)安多的观测资料,尤其是GPS探空仪观测的资料,综合分析了安多的干、湿季的转换及边界层特征. 分析结果表明,安多湿季的形成与大气环流密切相关,西风带北移和东南气流对水汽的输送是湿季形成的必要条件. 干季里,安多空气干燥、温度高、大气边界层高度发展,最高可达3550 m左右,地-气能量交换以感热通量为主,并有逆湿现象;湿季里,空气潮湿、温度较低、大气边界层高度很少能发展到2300 m左右,地-气能量交换中潜热通量明显增加.     

绿洲与沙漠相互作用的数值试验研究

利用简化的绿洲与沙漠相互作用的动力学模式和绿洲系统与沙漠环境的熵平衡方程,从动力学和非平衡态热力学角度分析了绿洲与沙漠的相互作用特征,揭示了绿洲蒸发率对绿洲湿度和绿洲尺度的依赖性.结果表明:绿洲尺度和绿洲湿度是"冷岛效应”的两个重要控制因子;绿洲的维持与发展存在一个最小临界尺度.     

热力学非线性区最小熵产生原理和热力学稳定性

经典的非平衡态热力学只能在热力学线性区证明最小熵产生原理,无法在非线性区证明该定理.将热力学熵平衡方程同动力学方程组结合,使最小熵产生原理能够在热力学非线性区得以证明,使之成为非平衡态热力学线性区和非线性区都成立的普遍原理.经典的非平衡态热力学超熵未包括宏观动力过程.必须引入广义动能修正超熵才能作为系统的Lyapounov稳定性函数.但是考虑了动力过程的理想流体负超熵可以直接作为系统的Lyapounov稳定性函数,而且证明导致系统不稳定的原因是流体宏观参数扰动同宏观过程相互作用的结果.对于环境流体这个Lyapounov稳定性判据是目前得到的普遍的稳定性判据.     

近40 a中国气候变化趋势及其同蒸发皿观测的蒸发量变化的关系

利用中国62个设有太阳辐射观测的常规气象站观测资料, 详细分析了蒸发皿观测的蒸发量与环境因子的相互关系及其对全球气候变化的响应. 结果表明, 近40 a中国西部相对湿度呈上升趋势, 每年最大上升达0.20%/a. 中国东部相对湿度呈下降趋势, 每年最大下降达-0.22%/a; 61%的观测站观测的降水量呈上升趋势, 最大上升达10.52 mm/a²; 79%的观测站观测的总云量呈下降趋势. 全国98%的台站气温呈上升趋势, 最大上升达0.11℃/a; 76%的台站地表温度亦呈上升趋势, 而87%的台站日温差呈下降趋势. 85%的观测站观测的总辐射和77%的观测站观测的10 m风速呈下降趋势. 全国66%的台站蒸发皿观测的蒸发量呈下降趋势, 最大下降达-24.9 mm/a². 蒸发皿观测的蒸发量与许多气象因子之间存在相关, 但与大气相对湿度的相关最好. 各种气象要素呈现的变化是对全球气候变化的响应.