海面动量,热量及水汽通量的浪沫效应：Ⅱ.数值计算及结果比较

本文是“海面动量、热量及水汽通量的浪沫效应”的第２部分。文中根据本课题第１部分方程组及初值化等改写所得方程组，对不同初始滴径和垂直速度的飞沫，在不同背景风场和温度场的情况下，计算飞沫入海距离、速度、滴径和滴温，以及估算飞沫出入海面所携带的动量、热量及水汽量等的变化量。计算结果所作比较说明了飞沫在海气相互作用中的重要作用。     

陆面过程模式BATS中地气通量计算方案的一个改进试验

在原有的陆面过程模式BATS中,对地表通量的计算基于简单的经验公式,这个计算是十分粗略的．而地气通量对各个气象要素的模拟都很重要,如动量通量会影响大气中的风速分布,热量通量会影响垂直方向上的温度分布而改变大气的层结稳定度,水汽通量则会改变空气中的水分含量和潜热,因而改进地气通量的计算精度是有必要的．为了提高地-气间通量计算的精度,在模式中增加稳定度的分类,将近地层稳定度分为5类,用中尺度气候模式RIEMS,分别对短期和中期模拟作了对比实验．经过比较和分析模拟结果,可以看出在增加稳定度的分类以后,模拟的各个气象要素场都较原来的有了改善．     

林网地区动量、感热和潜热通量的观测研究

本文根据北京大学地球物理系和中国科学院沈阳生态研究所,1989年5月在吉林省乾安县防风林带区农田中进行的大气边界层及微气象观测得风、温、湿、气压及热量平衡等资料,利用近地面层相似理论的通量廓线关系和能量平衡方程,导出的波文比方法、空气动力学方法、能量平衡方法以及廓线梯度法,计算了林网内上下层的动量通量、感热通量和潜热通量。结果表明:(1)2—4m处动量通量一般小于0.5kgm~(-1)s~(-2),14—16m处一般小于3.0kgm~(-1)s~(-2),并且波动较大;(2)感热通量有较强的日变化规律,并且2—4m处的值大于14—16m处的值,(3)潜热通量在2—4m处小于1—16m的值,在中午前后2—4m并出现负的值;(4)空气动力学方法、能量平衡方法与波文比方法计算结果比较吻合,而梯度法应用于2—4m处的计算结果偏小,因此,梯度法不适用于防护林树冠下层通量的计算。     

中等复杂程度全球热带海洋模式模拟的热带印度洋海表温度变率

利用一个中等复杂程度全球热带海洋模式模拟研究了表面强迫异常引起的热带印度洋海表温度(SST)变率．利用1958—1998年表面分析资料作为强迫场，积分海洋模式41年作为控制试验，并利用模式分别做动量(风应力)通量和热量通量无异常变化的平行试验，与控制试验作比较．通过3组试验模拟的上层海洋变率状况的比较，分析了动量和热量通量异常对热带印度洋SST变率的影响，并比较了其影响的相对重要性．结果表明，模拟的热带印度洋SST变率的主要模态表现为与热带太平洋ENSO相联系的海盆尺度的一致性增暖或变冷特征，次级模态为热带印度洋SST偶极子模态．通过3组试验结果的比较表明，动量通量和热量通量异常强迫对热带印度洋SST变率第一模态均有贡献，但热量通量异常强迫的影响比动量通量异常强迫的作用大．热带印度洋偶极子模态主要受动量(风应力)异常强迫影响，热量通量异常强迫主要起阻尼作用．     

不同下垫面热通量和水汽通量的数值计算

发展了一个裸露土壤的参数化数值计算方法，检验了土壤物理参数对土壤－大气界面热通量和水汽通量计算的敏感性。结果表明，土壤工是最重要的土壤特征参数，它直接控制着地表和大气之间水，热通量的输送强度和热量平衡。     

南盘江流域暴雨过程的水汽分析

对南盘江流域暴雨过程的水汽条件进行了诊断分析．通过流场形势分析出南盘江流域暴雨的水汽主要来自于南海、孟加拉湾和流域当地．对一些暴雨个例进行的水汽通量散度的计算分析表明，南盘江流域的暴雨区一般都落在最大水汽通量辐合中心附近．对于一些扰动系统不太强的一般大雨、暴雨过程，不仅水汽通量辐合持续时间不长，而且强度不大；而对于大暴雨过程，则不但水汽通量辐合持续时间较长，而且强度也较大     

喷射反应沉积过程的数值模拟研究

通过对喷射反应沉积过程进行理论分析,建立了合金在雾化沉积阶段的动量及热量传输控制方程。在理论模型的基础上进行了数值分析求解,得出了喷射反应沉积过程中重要工艺参数的变化规律,并结合实验观察对计算结果进行了分析讨论。     

热带气旋在陆地上重新加强的非轴对称性

以2006年1月澳大利亚北领地热带气旋"NT2006"为例,以非轴对称的观点对其登陆后的重新加强过程进行了数值模拟研究.首先以平均项和涡动项的形式分解了切向动量方程,其次对涡动动量通量和亚网格动量通量进行了对比研究.结果表明,平均切向动量的竖向对流是造成平均切向风速增大最主要的因素;而在对流层中上部,涡动通量项也局部促进了平均切向风速的增大.通过对比动量通量发现,涡动动量通量的数值比亚网格动量通量大得多,而且各动量通量之间的分布形式相差很大.     

森林冠层上湍流尺度、耗散率和湍流结构参数

利用新型三维超声风速／温度仪，在中国东北长白山原始森林冠层以上观测的湍流资料，计算并分析了森林冠层上的湍涡特征长度尺度、湍流动量和热量耗散率、湍流动量和热量结构参数的特征。结果表明：湍流动量湍涡特征长度尺度与稳定度参数Z／L成正相关；湍流热量特征长度尺度与稳定度参数Z／L在不稳定层结时，成正相关，在稳定层结时近似成负相关；在不稳定和稳定层结大气中，利用湍流谱方法和利用风速垂直分量方差、温度脉动方差和Richardson数计算湍流动量、热量耗散率和湍流动量、热量结构参数有较好的一致性；无量纲湍流结构参数Cv^2z^2/3σω^-2和CT^2z^2/3σT^-2是Richardson数的函数；湍流热力结构参数CT^2与感热通量——↑ω′T′具有较好的线性关系。     

森林冠层上湍流尺度、耗散率和湍流结构参数

利用新型三维超声风速/温度仪,在中国东北长白山原始森林冠层以上观测的湍流资料,计算并分析了森林冠层上的湍涡特征长度尺度、湍流动量和热量耗散率、湍流动量和热量结构参数的特征.结果表明:湍流动量湍涡特征长度尺度与稳定度参数Z/L成正相关;湍流热量特征长度尺度与稳定度参数Z/L在不稳定层结时,成正相关,在稳定层结时近似成负相关;在不稳定和稳定层结大气中,利用湍流谱方法和利用风速垂直分量方差、温度脉动方差和Richardson数计算的湍流动量、热量耗散率和湍流动量、热量结构参数有较好的一致性;无量纲湍流结构参数C2vz2/3σ- 2w和C2Tz2/3σ-2T是Richardson数的函数;湍流热力结构参数 C2T与感热通量 w′T′具有较好的线性关系.     

计算流体力学的发展及应用

计算流体力学是流体力学的一个分支。它用于求解固定几何形状空间内的流体的动量、热量和质量方程以及相关的其它方程，并通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关信息，是分析和解决问题的强有力和用途广泛的工具。对计算流体力学的发展和应用进行了综述并对其发展趋势做了探讨。     

稳定线性热分层环境下火灾烟气羽流=积分解及实验分析

对稳定线性热分层环境下湍浮力羽流无量纲积分方程首次采用数值解法进行求解，得出浮力通量、动量通量等参量在轴线上的变化规律以及羽流中性浮力点的高度和羽流最大上升高度。2种不同尺度空间及不同烟气羽流出口条件的实验表明，实际火灾烟气羽流最大上升高度与理论计算结果及文献经验公式相符，从而表明积分模型数值解的有效性，并为高大空间火灾烟气输运规律研究及探测技术发展提供了理论及实验依据。     

计算流体力学的发展及应用

计算流体力学是流体力学的一个分支.它用于求解固定几何形状空间内的流体的动量、热量和质量方程以及相关的其它方程,并通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关信息,是分析和解决问题的强有力和用途广泛的工具.对计算流体力学的发展和应用进行了综述并对其发展趋势做了探讨.     

受限射流流场热量传递特性的实验研究

锅炉煤粉燃烧往往是通过煤粉与空气混合后喷射进入炉内卷吸高温烟气而预热、着火的,其着火过程的早晚与射流和烟气间的热量交换情况关系极大.而这种交换实质上就是射流流股与被卷吸的气流之间的质量、动量和热量传递的结果,在湍流情况下这三者之间是相互影响的.尽管对湍流射流的研究比较成熟,有大量的文献资料可以查阅,然而由于射流流场的复杂性,大多数结果很难直接应用于具体的实际情况.如上所述,要计算射流与卷吸气流间的热通量就是一件较困难的工作.有鉴于此,本文对受限平面射流流场进行了实验测定,以模拟炉内冷态流动情况,而重点放在射流流股与外卷吸气流间的热量传递过程的测量与计算.实验的具体做法是用热线风速仪和热电偶测定流场的速度、脉动速度、温度及温度梯度,并结合湍流单方程模型计算出射流流场的热流分布,尤其是扩散热流的分布.     

临界理查森数对不稳定状态下边界层模拟的影响

在边界层参数化方案中,临界理查森数可以用来判断湍流状态和计算边界层高度。大部分模式会将临界理查森数设置为常数,但实际上它会发生改变。本文基于WRF（Weather Research and Forecasting）中尺度数值预报模式和YSU（Yonsei University）边界层参数化方案（以下简称WRF/YSU）,以一次夏季的晴好天气过程为背景,研究了当临界理查森数发生变化,会对气象场和边界层湍流产生的影响。结果表明：（1）当临界理查森数增加时,大范围区域的边界层的高度会增加。在时空上能够体现出来。在空间上,边界层高度分布不均。从时间上看,在下午边界层高度受到的影响最大;（2）理查森数的临界值增加,湍流扩散系数也增大,水汽混合比增加,并且地面热通量总体增大,又会进一步使边界层高度增大;（3）YSU方案中湍流扩散方程由一个局部项、一个非局部项和一个夹卷项组成。对于热通量,夹卷项对总热通量的贡献与局部项和非局部项的贡献相当。对于水汽和动量通量,局地项及夹卷通量项在边界层中最大。     

半干旱区近地层动量热通量计算

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站2006年12月-2007年2月铁塔观测所得的7层风、温、湿资料,采用梯度法计算了摩擦速度、摩擦温度、湍流动量通量和感热通量,并将2007年2月的通量计算值与开路涡度协方差系统观测值进行比较.结果表明:动量通昔和感热通量与稳定度有密切关系.均随稳定度的增加而减小.动量通量和感热通量均有明显的日变化,中午时段最大,夜晚最小.动量通昔无论在何种稳定度条件下均是由上向下输送;感热通量白天均是由下向上输送,夜间均是由上向下输送.在冬季,动量通量和感热通量的月平均值都是在12月最小,在2月最大,且动量通量的月平均值远小于感热通量的.2月的动量通昔散布图斜率为1.096,相关系数R为0.761;感热通量散布图斜率为1.015,相关系数R为0.957.     

一次大雪过程大尺度热量、水汽和动量收支分析

一、引言84年1月17—18日长江中下游地区发生一次罕见的大雪过程,雪区呈东西带状(图略)。此过程的天气形势特点为:高空东亚环流平直,低空风场水平扰动明显,饱和湿层之厚、范围之广,确实为冬季少见。本文分析了该过程的热量、水汽和动量收支,从而得到积云对流加热和动量垂直输送的垂直分布特征。     

管路系统气流两相瞬变流的矢通量分裂法

提出了一种新的求解气液两相瞬变流的方法－矢通量分裂法，将控制方程（质量方程、动量方程）中的矢通量按照矢量雅可比矩阵分裂为两个亚矢通量，采用迎风格式建立有限差分方程，该方法是稳定的并且可以自动准确地捕捉到两相瞬变流中的激波。     

东南季风过程在华南的建立与稳定及其对降雨的影响

本文根据计算的大范围物理量,分析东南季风过程,得到东南季风建立和稳定的一些特征;总水汽通量散度与大范围降雨有关,暴雨前总水汽通量辐合大值带与以后暴雨区一致.     

厦门春季大雾演变过程的边界层特征分析

利用厦门站常规气象观测资料、ERA-Interim再分析资料和L波段雷达探测资料,对2007—2016年共160个厦门春季(2～5月)大雾过程进行边界层特征分析。结果表明,厦门大雾类型以雨雾、平流雾及锋前雾为主,多集中在凌晨及夜晚,雨雾日分布特征不明显;大雾发展维持时,有逆温层或等温层结构,逆温层及饱和空气层厚度加大;低层偏南风风速减小,伴随垂直风切变减弱,不利于水汽向四周扩散;低层合适的湍流混合作用,有利于大雾发展维持;大雾发展维持时热量通量绝对值变小,有利水汽凝结,平流雾、雨雾的感热通量、潜热通量平均值向上,锋前雾的平均值向下。