适于微气象观测用的热电偶風速仪

本文介绍一种适合观测风速及风速梯度用之热电偶风速仪。实验室及野外观测记录指出,这种风速仪具有下列性能: 1.在双对数座标里,检定线近于直线。 2.性能极稳定。 3.惯性系数小于0.4秒。 4.实际上所测定的是风速水平方向量,测量范围在20—1000米厘/秒之间。 5.测量风速时,误差小于测定值的2％。测量风速梯度时,相对误差小于1％。 6.辐射误差及气温涨落的影响被补偿至可忽略程度。文中并介绍了实际用以测定风速及风速梯度时可用的线路。     

北京地区大气中尺度扩散模态和时间特征分析

用随机游走大气扩散模式和1981年的历史气象观测资料,研究北京地区中尺度扩散的历史背景状态.由示踪物从北京城区连续排放条件的模拟结果,分析各季平均浓度的空间分布和示踪物在模式区域输送扩散的时间尺度.结果表明,冬季示踪物偏南、夏季偏西北的输送明显;春季扩散影响范围最小、秋季最大.示踪物从200km×200km模式区域输出的平均时间(去除时间)明显分为冬春季和夏秋季两组,前者较小,平均在20h以下,后者较大,平均约30h.不同去除时间出现的频率分布是非对称的,在长去除时间一侧,出现频率下降缓慢,显示污染物有在该区域内长时间滞留的可能.     

不同沙尘天气微气象和沙尘演变规律的对比研究

利用内蒙古浑善达克沙地沙尘暴实验探测资料,给出2004年春季多次沙尘天气过程近地面微气象学要素、湍流通量及沙尘浓度的极值对比,重点分析了3月27-28日强沙尘暴过境时近地面微气象学要素和辐射分量的变化特征。结果表明： 沙尘天气过程中,白天近地层温差均有不同程度的降低,夜间逆温强度减弱;净辐射与感热通量较晴空值均有不同程度的削弱。沙尘天气过境时,动量通量显著增加,动力湍流与热力湍流配合,有利于加强沙尘源区的局地起沙和沙尘的垂直输送过程。3月27-28日强沙尘暴过境时,伴随地面水平风向的转变,沙尘浓度迅速增加,风速及其垂直梯度增大;在沙尘暴增强阶段,近地层降温达7℃,比湿出现极大值,净辐射和感热通量降为负值。当沙尘浓度达到最大值后,净辐射上升至零,反映了夜间沙尘气溶胶对低层大气和地表的保温作用。     

用CBERS-02卫星和MODIS数据联合反演地表蒸散通量

用低分辨率遥感数据计算地表蒸散通量时, 如何减小空间尺度误差是需要考虑的重要问题. 在用MODIS数据计算蒸散时尝试加入高分辨率中巴资源卫星CBERS-02提供的地表分类图像, 根据此分类信息在每个MODIS 1 km像元内统计各种地表类型所占的面积比例, 并分别计算各亚像元的热量通量, 然后用面积权重平均的方法得到MODIS像元的热量通量. 结果表明, 将CBERS高分辨率地表分类数据和MODIS低分辨率遥感数据结合, MODIS 1 km混合像元的土壤热通量、显热通量和潜热通量都有所改变. 进一步分析这种变化产生的原因, 结合地面实验观测数据的验证, 作者推断, 经过处理以后, 混合像元的显热通量和潜热通量的误差都有所减小.     

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。     

从不稳定到近中性大气边界层的大涡模拟

用大涡模拟方法对不稳定到近中性层结的大气边界层情况进行模拟。模拟条件为：地面运动学热通量0.0001～0.2 K·m·s^-1、地转驱动风速0～15 m·s^-1,对应的无因次稳定度参数 - z/L 为0.0062～368。模拟结果显示,大气边界层直到 - z/L＝0.668的近中性情况,其热通量和动量通量等仍保留着典型对流边界层的基本特征,可由模式较好地求解,且在近地面与观测结果相符较好。对更接近中性的情况,模式分辨率限制了对边界层湍流特性的求解。在大风、弱不稳定边界层条件下模拟发现有滚动涡现象出现,其稳定度范围大致对应- z/L 的取值0.668～24.6。     

北京地区低层大气流动模态研究

用风场诊断方法和实际观测资料对北京地区低层大气的背景流动情况进行分析,获取当地流动时空演变的总体型式或模态。所获初步结果表明,该地区大气流动总体分为秋冬型和春夏型。秋冬型更多受强天气系统的影响,春夏型则更多表现出局地中尺度热力环流特征。中尺度环流是该地区低层大气流动的基本模态,春夏季和秋冬季弱系统条件下的区域流动大体按这种模态演变。秋冬季大风天气的流动受地形的动力扰动作用明显,扰动表现为水平涡旋形态,其影响范围包括北京城区及西北部山地。     

天空背景亮度的观测

天空背景亮度的分布是大气光学研究中的一个基本资料。随着激光技术在国民经济各部门的广泛应用,更需要有与其相对应波段的天空辐射强度的资料。1973—75年,我们在北京地区进行了这项观测工作。 本总结包括两部分:Ⅰ.天空背景亮度的观测。Ⅱ.和激光波长相对应的几个单色光天空背景辐射强度的观测。包括观测仪器和方法的描述及部分有代表性的观测资料。     

沙尘重粒子在对流边界层中的扩散模拟

用拉格朗日随机模式(Lagrangian Stochastic Model)结合大涡模拟所得对流边界层三维湍流场的时间序列,研究沙尘类重粒子在大气中的扩散特性。对地转驱动风速为0、2、4 m·s^-1的对流边界层情况和重粒子落速为0.2、0.4、0.6 m·s^-1的情况（对应沙尘粒子直径约53、80和104μm）分别进行模拟,并与被动粒子扩散的情况进行比较。模拟的被动扩散情况与水槽实验及前人的数值研究结果相符甚好。对重粒子扩散的模拟结果显示了2方面的内容。一方面,较小的颗粒（53μm）在边界层中的扩散特征与被动扩散接近,较大的颗粒（104μm）则不易扩散到边界层上层,这与经验直观的情况相符。另一方面,若保持其他条件相同,较强的平均风有利于较重的粒子在边界层中的沉降,这一结果有待观测验证。     

不同下垫面大气稳定度分类方法的对比研究

利用戈壁沙漠、低矮丘陵山地和沿海地区等不同下垫面的气象塔层和地面气象观测资料, 分别采用 P- T方 法、ΔT 法、ΔT/U法、ΔT/U²法、辐射法和风向标准差(σ_θ)法计算大气稳定度, 并进行对比分析。结果表明: ΔT/U²法和风向标准差法对周边地形的影响较敏感, 辐射法是最适合这 3 种下垫面大气稳定度分类的方法。