青藏高原中部地区不稳定大气边界层高度的确定与分析

利用1998年第2次青藏高原大气科学实验（Tibet Plateau Experiment, TIPEX）当雄大气边界层加强观测站的湍流观测资料,计算了青藏高原中部地区不稳定大气边界层的高度;结合低空探空获取的温度随高度的探测资料,对比分析了高原边界层演变规律,以及实验站干季、雨季不同时期的高原边界层发展规律异同;讨论了高原边界层厚度受高原地形的影响。得到高原边界层演变规律及高原边界层发展迅速,持续时间长等特点。     

北冰洋春夏季海洋大气边界层特征的初步研究

采用 1998年北冰洋表面热量平衡 (SHEBA)试验的飞机探测资料 ,分析北冰洋春、夏季海洋大气边界层 (MABL)的特征。结果表明 :春季北冰洋MABL基本为近中性层结 ,夏季为弱稳定层结 ;春季边界层高度高于夏季。MABL垂直结构可分为近地层、云下混合层、云层和逆温层 ;MABL顶的层积云呈块状分布 ,云层内湍流输送活跃 ;通量输送水平不均匀 ,动量、感热通量多向下输送、潜热通量向上输送 ;春季湍流强度随高度呈现双峰型分布     

上海城市对大气边界层若干影响的初步分析

本文根据上海城市气候特征与大气污染防治课题组提供的上海城、郊同步观测的小球测风、低空探空和平衡球等资料,对上海城郊近地层和边界层内的湍强、R_i数、摩擦速度、下垫面粗糙度、风速廓线以及扩散参数等进行计算,并且采用城郊对比法进行分析和探讨.结果表明,上海城市对边界层动力和热力特征影响甚大,城市这个人为因素对边界层的影响不容忽视.     

宝钢地区大气边界层的湍流结构特征分析

针对宝钢厂区开放性尘源对周边地区造成的严重大气环境污染问题 ,对该地区的风速和风向进行了 6个月的连续现场观测 ,并将观测数据加以整理 ,得出该地区的湍流结构特征值 :湍流强度在不稳定层结、中性层结和稳定层结下分别为 5 8% ,4 6 %和 38% ;湍流时间、空间积分尺度的平均值分别为 84 .1s和 2 2 2 .7m ;湍谱在惯性副区内虽受下垫面影响 ,波峰较窄 ,但仍能较好地满足“ - 2 / 3律” .同时将大气污染扩散系数的实测值与文献值加以对照发现 :实测的扩散参数要大于文献值 ,最大偏差约为 5 1.5 % ,平均偏差为 2 2 .4 % .     

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。     

4种再分析资料确定的大气边界层高度的差异性

利用1980年1月-2010年12月全球无线电探空数据集(IGRA)计算的大气边界层高度(PBL),对CFSR、CERA-20C、ERA-interim和MERRA2再分析资料确定的PBL进行评估.结果表明,4种再分析资料分析的PBL的空间分布特征与IGRA的分析结果具有较好的一致性,但再分析资料确定的PBL数值低于I...     

上海城市对大气边界层若干影响的初步分析

本文根据上海城市气候特征与大气污染防治课题组提供的上海城、郊同步观测的小球测风、低空探空和平衡球等资料,对上海城郊近地层和边界层内的湍强、R_4数、摩擦速度、下垫面粗糙度、风速廓线以及扩散参数等进行计算,并且采用城郊对比法进行分析和探讨。结果表明,上海城市对边界层动力和热力特征影响甚大,城市这个人为因素对边界层的影响不容忽视。     

白洋淀湿地夏末大气边界层温湿廓线特征对比分析

2005年9月北京大学与中国科学院大气物理研究所联合在白洋淀湿地地区开展非均匀下垫面的大气边界层综合野外观测实验,利用新型高精度温湿度探空系统分别在陆地和水面两种下垫面进行连续观测。实验结果显示水陆两种下垫面的大气边界层结构具有明显特征：不同时刻、不同高度出现多层逆湿、逆温现象及清晰的边界层顶位置。同时发现该地区的陆地下垫面上空湿度较水面大、温度较低;水面上空湿度较小,温度较高,且水面上空边界层厚度要大于陆地。作者从盛行风向、局地能量平衡、陆气相互作用等方面对实验结果进行分析,结果有助于研究和了解夏秋季节白洋淀湿地地区大气边界层特性和演变规律,为进一步认识白洋淀湿地的水循环及能量平衡提供了参考。观测结果也检验了北京大学自行研制的新型高精度温湿度探空系统的性能。     

对流边界层顶部夹卷速度参数化的分析研究

应用 1979年 7月美国CIRCE试验边界层观测资料对两个夹卷速度参数化方案进行了对比验证 ,结果表明 :基于简单夹卷层结构模型的参数化方案we/w =A·Ri- 1 只适用于自由对流边界层 ,当对流边界层中存在较强机械湍流时 ,该方案变得不再适用 ;而基于“侵吞模型”的参数化方案we/w =B·θ /(Γzi)则不仅适用于自由对流边界层 ,对于含有较强机械湍流的对流边界层也能较好地符合 ,因而具有较强的适用性 .当对流边界层受机械湍流和浮力湍流共同驱动时 ,仅以浮力对流速度w 表征混合层垂直湍流速度尺度是不恰当的 ,还应该包含机械湍流的贡献 .对比验证表明 ,这一改进非常有效 ,不仅使物理意义更加合理 ,也使夹卷速度参数化方案与实际大气状况符合得更好     

森林及林木湿地上空近地层大气湍流特性的观测分析

利用森林及林木湿地下垫面层湍流观测资料，计算分析了拖曳系数，湍流强度，无量纲速度、温度、湿度方差和脉动方差随粗糙度、高度、季节的变化情况，及湍流量日的季节特征和线性相关系数的变化，给出了一些观测量值和特征分布。结果表明：与平坦地形相比，森林及林木湿地下垫面的湍强较大，且湍强随高度增加而减弱显；无量纲风速标准差在森林上方偏小，且随高度增加而增大；无量纲温度标准差在越接近|ζl|=0的时候，离散越大；森林上方的速度方差均大于林木湿地上方的速度方差；而森林上方的温度、湿度方差均小于林木湿地上方的温度、湿度方差；大部分湍流特征量随季节变化明显，日变化的季节特征也很明显，且最大值出现时间比平坦地形滞后；线性相关系数与不稳定度关系呈对数关系。     

临汾市地形气象特征及大气自净能力分析

利用临汾市的空气质量和气象观测数据,结合气象预报模型WRF分析其地形和气象特征,讨论地形和气象对空气质量和大气自净能力的影响.研究发现,临汾市地形轮廓大体呈"凹"字型分布,四周环山,受地形影响,边界层以内大气流场易出现辐合,特别是在重污染过程中,这种辐合流场造成大气污染物在局部地区堆积.临汾市2017年采暖季的平均通风系数约为2016年同期的2倍,扩散条件总体有利,是其污染程度较低的重要原因,且重污染过程累积期及稳定期的通风系数约为清洁时段及污染消散期的80%和30%.临汾市春季(4月、5月)风速最大、相对湿度最低、混合层高度最高,大气自净能力最好.临汾市大气对污染物的扩散能力弱且利于颗粒物的吸湿增长和二次粒子生成,加剧了大气污染.     

地形和湍流交换非均匀对边界层Ekman抽吸的影响

利用地转动量近似理论,讨论地形和湍流交换系数K存在水平不均匀的条件下,获得了边界 层顶Ekman抽吸的解析结果和动力特征.研究表明:在不考虑地形强迫情况下,湍流交换系数的水平变化对Ekman抽吸有明显的影响,而且这种影响的强弱与Rossby数大小有关.而在地形与湍流交换系数的共同作用下,地形的影响是边界层顶的垂直速度分布的主导性因素.     

对流边界层顶部夹卷层厚度特征及其参数化分析

运用大涡模拟结果分析并讨论了对流边界层顶部夹卷层厚度特征及其参数化．常见的参数化方案是建立归一化夹卷层厚度与对流理查森数（Ri＊）之间的指数对应关系,但不同研究结果得到的幂指数有很大差异．分析表明：“Ri＊方案”本身是造成这种不确定性的原因;另一种理查森数（RiN）,即浮力理查森数,可以较好地表征夹卷层厚度．大涡模拟结果表明：“RiN方案”能够有效地减小夹卷层厚度参数化的不确定性．为消除湍流随机性对参数化的影响,我们对大涡模拟结果进行了时间平均处理,并用所得数据讨论了夹卷层厚度与浮力理查森数之间的关系．结果表明：两者之间有很好的指数对应关系,平均幂指数为-2／5;计算结果同时显示,幂指数仍然存在一定的变化范围（-1／3～-1／2）．夹卷层厚度的这种特性反映出夹卷过程的复杂性,即兼有热泡和界面振荡的特征．