夏季太湖表面辐射和能量通量特征观测分析

利用太湖表面2012年6~8月的辐射和湍流通量观测资料,分析了太湖夏季晴天辐射平衡和能量平衡各组分的日变化特征。结果表明:12012年夏季晴天太湖表面向下、向上短波辐射和向下、向上长波辐射日平均值分别为282.6、19.5、425.8、478.6 W/m2,反照率日平均值为0.05;2夏季晴天净辐射、感热通量、潜热通量和热储项日平均值分别为210.3、3.8、121.8、5.7 W/m2;3夏季晴天感热通量白天为负最小值为-13.4 W/m2,夜间为正最大值为17.3 W/m2。潜热通量晴天白天最大值达到216.6 W/m2,是能量平衡分配的主导;与陆地下垫面不同的是,夜间潜热通量仍保持正值。热储项白天为正,夜间为负,约60%的能量以潜热的形式消耗。天气过程出现时,湖体稳定的正温层被打破,累积热储项急剧减少。     

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。     

科尔沁退化沙地和农耕区水热交换的模拟研究

在验证单层和双层阻力模式适用性基础上,模拟计算了内蒙古科尔沁地区退化沙地和农耕区两种下垫面的水热交换特征,并与Bowen比能量平衡方法实测结果对比。结果显示：模拟结果与实测结果具有较好的一致性;退化沙地和农耕区下垫面反射率以及下垫面水热特征的差异,造成沙地下垫面感热通量、潜热通量和净辐射均小于农耕区;沙地的潜热通量出现极值的时间较感热通量提前。     

合肥市城、郊气象要素及地气交换通量差异的观测研究

利用2013年1月5日～10月10日城、郊自动气象站和涡度相关系统观测数据,从气象要素、城市热岛强度、地表能量平衡三个方面定量分析了合肥市城、郊的差异.结果表明:(1)四个季节夜间热岛强度总是强于白天,而白天城市热岛并不明显.四季夜间热岛强度大小关系为冬季>秋季>春季>夏季.冬季晴天夜间热岛强度均值达到最大值1.97℃,夏季晴天夜间热岛强度均值达到最小值0.76℃.(2)城区以感热通量为能量支配的主要方式,郊区以潜热通量为能量支配的主要方式,城区日均形成不稳定层结时间比郊区长2.3 h.城区站点四季波文比起伏较大,冬季晴天最大为8.66,秋季晴天最小为0.95,四季波文比大小关系为冬季>春季>夏季>秋季.郊区站点四季波文比起伏较小,冬季晴天最大为1.65,秋季晴天最小为0.49.     

土地利用变化对城市气象环境影响的数值研究

采用南京大学的三维非静力区域边界层模式,选取典型天气状况作为代表,对北京1980、1990、2000及2004年不同土地利用类型冬夏两季的城市边界层特征进行数值模拟,结果表明:城市土地利用状况的改变对边界层热力及动力结构产生显著的影响,这种影响在夏季个例的日间尤为明显.如,由于建筑储热能力变化,地表反照率变化,导致城市表能量平衡重新分配,1980年个例较之2004年个例,夏季城市区域平均净辐射通量增加160 W.m-2.城市植被覆盖率减小,地表湿度降低,使得潜热通量最大减小81 W.m-2,感热通量则最大增加146 W.m-2.热通量和动量通量增大,地气相互作用的加剧,夏季城市区域气温增幅最大达2.2℃.建筑物高度及密度增大,湍能增强,且影响高度增大,混合层高度增加,使水汽等物质输送加强,分布更加均匀.城市动力粗糙度增加引起的阻尼作用在风速大时较明显,北京冬季日间风速较大,风速减少最大可达2.02 m.s-1;然而冬季大气层结较为稳定,湍能发展受到抑制,湍能及通量输送的变化不如夏季个例明显;地表较为干燥、植被覆盖稀少,潜热减小及感热增加的变化幅度较小,增温变化也不如夏季个例明显.     

利用MODIS数据估算晴空半干旱地表潜热通量

为研究我国半干旱区域地表潜热通量分布特征, 建立了一套不需要将地面气象观测数据作为输入而仅用卫星数据来估算晴空条件下半干旱地表潜热能量的方案。该方案设计了针对半干旱地表的净辐射通量参数化方法和土壤热通量估算模型, 利用S-SEBI模型计算蒸发比率, 根据能量平衡原理得到潜热通量。基于MODIS陆地和大气产品, 利用该方案进行潜热通量估算研究,并采用2003, 2004和2005年6?11月间退化草地和农田晴空数据进行验证。与地面站点观测数据对比结果表明该方案能有效计算地表潜热通量: 在退化草地和农田两个站点上, 该方案计算的地表潜热通量的均方根误差分别为60.4和64.6 W/m², 平均偏差分别为18.6和32.4 W/m²。     

南海夏季风强弱年东亚地表热力异常特征的合成研究

 利用NCAR/NCEP1948年1月-2002年12月共55 a 660个月的地表感热通量和地表潜热通量以及其它气象场的月平均再分析资料,计算了期间5-6月平均的南海夏季风湿位涡强度指数。由标准化的湿位涡强度指数距平的年际变化曲线,选择距平值大于0.5的年份为季风爆发的强年,距平值小于-0.5的年份为季风爆发的弱年,对强、弱年东亚及其周边地区的地表潜热通量（LHF）距平、地表感热通量（SHF）距平以及海平面气压（SLP）距平的分布特征进行了合成分析。结果表明,在南海夏季风爆发强年和弱年,其前期冬春季的地表潜热通量、感热通量以及海平面气压场的距平分布有很大不同,前冬的差别更为明显。冬季,LHF和SHF在强、弱年的主要差异在海洋上和近海地区,尤其是西太平洋沿岸,合成距平呈现沿海岸线的东北-西南向的带状分布,强年沿岸为正距平,弱年为负距平。LHF和SHF标准化距平叠加之和有同样的区域分布特征。这种强、弱年的距平分布差异,与低层风场在强、弱年的不同有密切关系,强年东亚冬季风偏强,弱年则反之。强、弱年SLP在前冬的距平差异,验证了上述结论。     

北冰洋浮冰上的能量分量的估算

根据1999年8月中国首次北极科学考察队在北冰洋高纬度浮冰区联合冰站(75°02′N,160°51′W)获得的近冰层大气边界层观测资料,通过通量-廓线方法和SiB2(SimpleBiospheremodelversion2)模式对冰面的能量平衡分量和湍流交换参数进行了估算和模拟.结果表明,北冰洋浮冰区在消融期间冰面释放的感热和融化有效耗热之和超过了冰面所吸收的净辐射,超出的部分热量主要来源于冰深层的热量向冰面传导.模拟的净辐射比实测值系统性高估18%,模拟的感热通量比计算结果系统性低估3%,模拟的冰面热通量误差较大.尽管观测资料序列不长,表明SiB2对北冰洋地区冰面的净辐射和感热通量模拟能力较好,对其他通量的模拟需作改进.     

广东龙门地区草地下垫面地表辐射和能量平衡观测和分析

 利用2009年9月-2010年1月在广东省龙门县收集的涡动相关观测资料,比较了广东龙门地区草地下垫面秋、冬季不同天气条件下的地表通量特征。发现地表辐射平衡分量和能量平衡分量都存在明显的月际变化。典型晴天下辐射通量除长波辐射外均表现为标准的单峰日循环形态。在阴、雨天,辐射通量日变化曲线波动大,出现双峰甚至是多峰的形态。地面长波辐射略大于大气长波辐射,两者的差值在雨天、阴天、晴天依次增大。在辐射平衡中,地面长波辐射贡献最大,大气长波辐射次之,再依次为太阳短波辐射、净辐射和反射辐射。与晴天相比,阴天潜热、感热均减少。与秋季相比,冬季潜热减少,感热增加。在晚上存在负水汽输送现象。降水天里地热流量全天为负值,土壤从深层向地表释放热量。无论晴天还是阴天,地表和浅层土壤温度都表现为准正弦曲线。土壤温度的活动层基本在10cm土壤层内,各层土壤温度峰（谷）值出现的时间随着土层厚度增加而延迟,10cm以下土壤温度几乎无日变化特征,雨天时地面和浅层土壤温度呈下降趋势。各层土壤温度不仅跟天气状况有关,晴天高于阴天,还存在秋季地温度高于冬季的季节变化。     

HUBEX试验期间淮河流域陆面过程特征的初步分析

通过分析淮河流域能量与水份循环试验(HUBEX)1998～1999年巡回通量观测资料,发现在半湿润季风气候区,对于地表能量平衡而言潜热和感热通量在大多情况下是同等重要的,对于旱地和水田潜热甚至更主要,这与干旱、半干旱地区感热占主导地位完全不同.在晴空条件下,各层土壤温度均表现出一定的日变化特征,且其变化幅度随深度递减,在60cm深处温度日变化已减弱到1℃以下.另外60cm深度也是土壤含水量变化的转折点,因此在该区域可近似把60cm深度作为临界层.同时该流域土壤含水量的垂直廓线随天气背景和土壤类型的不同而不同,且在蒋集站6月份明显存在最大土壤含水量层.     

近地面层湍流通量间接计算方法的比较

本文应用空气动力学方法和近地面层Ｍｏｎｉｎ－Ｏｂｕｋｈｏｖ稳定度参数ζ＝Ｚ／Ｌ相似方程的分析解，采用实梯度资料，代替数值迭代逼近法计算了感热和潜热通量，比较了目前空气动力学方法中广泛应用的Ｂｕｓｉｎｇｅｒ（１９７１）＾［１］，Ｄｙｅｒ（１９７０＾［２］和Ｐｒｕｉｔｔ（１９７３）＾［３］通量廓线关系通用函数在近地面层间接计算感热和潜热通量时的差别。另外，还分别与波文比方法的计算结果进行了比较。文中还     

确定表面热流的非标准逆热传导问题的Fourier正则化方法

考虑确定热流ux(x ,t) ,0 ≤x<1的如下非标准逆热传导问题ut+ux =uxx 0 ≤x≤∞ ,0 相似文献   

裂解制备Si-C-O梯度复合材料的热流密度计算

对聚硅氧陶瓷先驱体表面加载高密度热流时裂解过程进行了分析,并对温度梯度计算模型进行了合理设计;对聚硅氧树脂SAR-2的裂解进行了DSC-TG分析实验,测试了先驱体及转化陶瓷与计算有关的物性参数。最后对表面裂解制备Si-C-O梯度复合材料所需热流密度进行了优化计算。结果表明:热流密度q=600kW·m-1,加热时间t=2-4s为制备梯度复合材料的最佳工艺参数。     

特厚钢板阵列射流淬火的表面换热

采用特厚钢板专用辊式射流淬火试验装置和多通道钢板温度记录仪,测试出射流速度3.39~26.8 m·s-1、雷诺数12808~117340、水流密度978.7~6751.5 L·(m2·min)-1条件下,84 mm厚钢板淬火冷却曲线;进而基于反传热修正方法计算高温钢板淬火过程壁面温度和热流密度,描绘出沸腾曲线,分析多束圆孔阵列射流对特厚钢板淬火表面换热的影响.结果表明:射流速度、水流密度等参数影响钢板表面射流滞止区和平行流区换热机制,进而影响最大热流密度分布.射流速度较低时,壁面平行流区观察到混合换热和"热流密度肩"现象;随射流速度增大,膜沸腾换热机制消失,最大热流密度移至较低壁面过热度处.相关研究将对特厚钢板淬火过程温度场计算和组织性能调控提供有益的帮助.     

地表热通量的变化对边界层热力对流卷的影响

以1995年8月14日在Florida观测(SCMS实验期间)的位温、水汽和风速等为初始化的大涡模拟结果,分析研究了边界层对流卷的发展及地表热通量对边界层热力对流卷的影响。分析了热力对流卷的位温、垂直速度及水汽混合比的关系。结果表明在边界层对流卷中,上升气流较暖湿,下沉气流较干冷。还研究了边界层对流卷的演变,结果表明当地表热通量增大时,对流会变得非常活跃,对流层发展的高度也会加深。而当地表热通量增大致超过对流卷维持的临界值时,已经无法观察出对流卷的线性特点。利用地表热通量对对流卷形成和消散的敏感性实验模拟结果,分析得出地表热通量改变时,对流卷的组织性和对流的强度发生的相应变化。减小地表热通量时,对流的强度明显减弱。对流卷的组织性较显著。增加地表热通量时,对流的强度增大,对流会变得很不规则,但当地表热通量太大时,已经看不到有组织的对流卷。研究结果表明对流卷的维持需要一定的地表热通量。     

高温平板上过冷水喷流冲击沸腾传热的最小热流密度点

运用两相流边界层理论，对高温平板上过冷水自由喷流沸腾传热曲线最小热流密度点所对应的稳定蒸汽层内蒸汽极限流动条件进行了理论假定，得到了计算最小热流密度点热流密度和壁面过热度的半理论式．公式系数利用现有实验数据拟舍得到．研究发现，最小热流密度与壁面过热度、喷流雷诺数的平方根成正比，而与喷流直径成反比．最小热流密度点的壁面过热度基本只与水过冷度线性相关．半理论半经验式能较好地预示实验结果．     

氨喷雾相变冷却换热面温度分布特性

以液氨为冷却工质,针对大功率激光器350 W/cm2以上散热需求进行喷雾冷却换热实验,研究了不同流量下冷却表面散热特性以及温度分布规律。实验结果表明：在加热功率和喷淋高度不变时,进口流量较大,冷却表面处于无沸腾换热,主要以强迫对流换热为主,换热表面温度低且分布均匀;流量为0.461 L/min时,热流密度可达388 W/cm2,热沉表面温度仅有2.6 ℃,温度偏差为±1.1 ℃;随着进口流量减小,热流密度增加,换热形式由强迫对流换热逐渐过渡到沸腾换热,从而导致热沉表面温度分布均匀性降低。     

确定墙体表面换热系数的辨识方法探讨

实测了墙体表面热流和墙体表面与室内空气之间的温差,并通过遗传算法和最小二乘法辨识分别得到了各算法的表面换热系数估计值,比较热流实测值和两种算法的热流预测值,可知遗传算法的预测热流与实验热流非常吻合,说明遗传算法是一种利用墙体表面的动态实验数据获得表面换热系数的有效方法,并且具有很高的精度。     

高温平板滞止区内饱和水喷流沸腾传热最大热流密度

对高温平板滞止区内饱和水喷流冲击沸腾的临界热流密度进行了理论解析和实验研究。根据气液两相流稳定性理论得到了气泡层下最大液膜底层厚度，并由最大液膜底层厚度和液膜平均流速，建立了一个预示临界热流密度的半理论方程。方程系数由稳态实验数据拟合得到。研究结果证明，临界热流密度取决于滞止冲击速度和喷流直径，半理论半经验式能较好地预示实验结果。