大气边界层风场模拟及测试技术的研究

总结了同济大学土木工程防灾国家重点实验室使用挡板、二元尖塔、分布粗糙元和格栅这几类模拟装置,在小、中、大三种类型风洞中模拟大气边界层流场的特性,除了纵向风场特性,还首次报道了在大气边界层风洞中测得的横向和竖向风场的特性,所得结果令人满意,最后还报道了一种新型的行人高度风环境探头。     

北京市秋季大气边界层结构与特征分析

利用2000年9—10月北京市西部城、郊3个站点的探空资料,分析该地区秋季边界层高度的平均变化规律,探讨边界层内温度、风向、风速的廓线性质和结构特征,了解其时空变化和差异。结果表明,北京市秋季白天边界层最大高度平均约1km,夜间稳定层高度在200～400m之间。晴朗天气里,白天城区边界层温度高于郊区,反映出城市热岛的作用,夜间热岛现象不明显。较低的边界层高度和其顶部经常维持的强稳定层(强逆位温层)阻断上下层流动的关联,有利于近地面大气维持静稳状态和该季节雾、霾天气的出现。夜间约400m以下气层的流动大体分为3种形态,即整层小风型、低空急流型和贴地风速极大型。温度层结与夜间流动结构有密切对应关系。     

青藏高原大气边界层特征初步分析

采用 1998年青藏高原当雄地区的实测资料 ,研究高原边界层的高度及其日变化 ,结果表明高原上的边界层高度比平原地区通常出现的值要大得多 .主要是由于青藏高原地处内陆 ,气温强烈的日变化引起大气层结日变化加大所致 .同时 ,利用通量廓线法计算了表征湍流动量通量的特征U 、表征湍流热量通量的特征量T 以及总体输送系数CD,HH°结果高原的CD值明显比平原地区的大 .     

郑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日在郑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附时间的演变化特征。分析表明：兰州市东部地区从地面到１５０ｍ高度的低层风场在受向市中心辐射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,２００ｍ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）而且风速的最小     

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。     

大气边界层模式参数优化的数值试验

运用变分方法修正的正大气边界层模式中的若干参数，使模式解与观测拟合，利用ＨＥＩＦＦ实验观测资料所作的数值试验表明，参数修正后，不但在资料拟合阶段，而且在随后１８ｈ的预报阶段，模式模拟的边界层内感热，水汽和辐射通量均有显著改善。     

戈壁夜间大气边界层的数值模拟研究

本文采用一维非定常边界层模式研究了戈壁下垫面夜间边界层的结构和发展规律，得到了戈壁下垫面的夜间冷却条件下辐射逆温层的形成和发展以及下波风建立的典型时空图象。并与实测资料进行了比较。文中还对局地逆向流和地面降温率对辐射逆温层高度和下坡风的影响进行了试验。     

大气边界层风洞实验的物理模型

从基本相似原理出发,提出理论上精确相似的5个无量纲参数和边界条件,具体针对大气边界层环境风洞实验的特点,对各个无量纲参数及边界条件进行了详细的分析研究,得出大气边界层环境风洞实验主要应遵守的各无量纲参数和边界条件的相似准则,为大气边界层环境风洞实验提供了理论根据.     

兰州市城区冬半年低空风特征及其与空气污染的关系

对兰州市环境监测站和兰州市气象站冬半年５年（１９８８～１９９２年）的大气污染自动监测资料和相应的低空风观测资料作了统计分析，揭示了兰州市城区大气边界层内冬半年各月不同层次的盛行风向，平均风速及其随高度的变化规律，基本上搞清了不同方位的风频，不同层次的平均风速和污染系数分别与空气污染物浓度的关系。     

一个新的Ekman泵公式在大气边界层Ekman垂直速度计算中的应用

利用GCM模式资料和Tan最新得到的具有复杂边界的层结大气边界层的Ekman泵公式,计算了大气边界层顶的Ekman垂直速度.结果表明,除青藏高原外,一般地区的大气边界层顶垂直速度的量级为每秒零点几厘米.在青藏高原地区,大气边界层顶的垂直速度可达每秒几厘米的量级,其分布类型在冬季和夏季显著不同,与该地区的盛行风系紧密相关.将新的Ekman泵公式的结果与经典的Ekman泵公式的计算结果进行比较,讨论了二者间的异同.     

混合层顶覆盖逆温层变化规律研究

论文利用无线电探空仪获取了合肥市西郊一百多份温度和湿度探空资料，统计分析得到该地区大气边界层覆盖逆温的特点：覆盖逆温层底平均高度为1220m、覆盖逆温层的平均厚度为200m、覆盖逆温层的温度跃变平均值为0．7℃等。覆盖逆温层底的高度具有季节变化趋势，与太阳直接辐射的时间积分有较好的相关。根据边界层高度和感热通量的关系，可知感热通量约占地面接收到的太阳直接辐射的30％。     

大涡模拟方法在非均匀边界层研究中的应用

首先回顾了大涡模拟方法在边界层研究中的应用 ,总结了该方法在非均匀性研究中的概况。然后 ,用大涡模拟方法 ,并且启用陆面模块 ,模拟了真实下垫面条件下地表热量通量和动量通量的分布和边界层气象场 ,初步分析了非均匀下垫面对边界层结构的影响     

飞机测风资料在大气边界层研究中的应用

利用飞机和风廓线雷达2009年8月至2010年6月的连续观测资料, 讨论上海地区飞机测风资料在大气边界层风场研究中的适用性, 探究造成飞机资料偏差的可能原因并给出初步的修正方法。结果表明: 与风廓线雷达观测结果相比, 飞机观测得到的水平风速偏小, 这主要与仪器系统偏差有关; 在300 m高度以下, 1500 m高度以上, 以及气温低于-8℃, 风速小于1 m/s的低温小风情况下, 飞机观测得到水平风速的差异显著增大, 在这些条件下飞机对大气风场的探测具有局限性。用修正后的风速资料分析上海地区低层大气的风场结构, 得到的结果符合风场的一般变化规律。     

北京地区PM10质量浓度与边界层气象要素相关性分析

对北京市2007年观象台观测站PM₁₀质量浓度资料、观象台气象自动站资料、风廓线资料和探空资料进行了数据分析。结果表明, 在污染物源强一定的条件下, 污染物的积累、稀释、扩散和清除主要取决于气象条件。近地面风速、温度、湿度、气压和边界层高度等气象条件对于可吸入颗粒物的污染程度有着很重要的影响: PM₁₀质量浓度与地面风速、温度、湿度、气压和大气边界层高度呈显著相关性, 并且相关性随季节变化明显。其中, 6月PM₁₀质量浓度与地面风速和大气边界层高度呈负相关性, 而与温度呈正相关, 11月则与温度成负相关; 风速与PM₁₀质量浓度之间的相关性可以用二次多项式来描述, 二者呈“U”形变化。另外由11月份PM₁₀质量浓度资料的分析表明, 当月PM₁₀质量浓度最小值对应的风速为4.1 m/s。     

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。