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近地层湍流特征及其在扩散模拟中的应用 总被引：8，自引：3，他引：5
利用１９９４年９月北京市郊３２５ｍ气象观测塔在４７ｍ和１２０ｍ两层高度上的湍流观测资料。计算分析了城郊粗糙下垫面上近地层湍流特下量,湍流尺度和不同层结下的湍谱,得出了近地层的一些湍流特性。 相似文献
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利用１９８９年１２月－１９９０年１月重庆地区的观测资料，计算了一般天气条件下和雾中的湍流谱。结果表明，重庆地区中性和不稳定的条件下，湍谱的峰值频率比平坦地形大，峰值区较窄。在夜间静力稳定条件下，湍谱的低频部分能量突然增大。也揭示了雾中湍流说的一些特性。 相似文献
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登陆台风近地层湍流特征观测分析 总被引：16，自引：1，他引：15
在对多个登陆台风实地观测的基础上,选取出较有代表性的实验观测个例:“黄蜂”、“杜鹃”和“黑格比”3个登陆台风,分析探讨在登陆台风的中心、靠近中心位置的强烈影响区域和台风外围环流影响地区近地层湍流特征,以期对登陆台风的边界层湍流过程有所认识。观测资料分析显示,在登陆台风的中心及其强烈影响的区域:(1)风速和湍流强度均有强烈的变化;(2)水平湍流积分尺度明显增大,越靠近中心位置,增大越明显,而垂直方向没有明显变化;(3)在湍流谱的低频和高频区,湍能均可增大1~2个量级,其中垂直方向湍能增大的幅度略小于水平方向;(4)湍谱在惯性子区u,v,w3个方向的分布均不满足-5/3次方律,存在较大偏移,而在台风外围环流影响区和无台风影响时,则无上述的4个特征。 相似文献
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文中将建筑物动力冠层方案引入到城市边界层精细模式中,该方案描叙了城市地Ⅸ建筑物对气流的拖曳作用以及建筑物形态对城市地区湍流活动动量输送的影响.采用建筑物拖曳法和建筑物动力冠层方案两种不同建筑物动力学处理方法对北京地区东南部进行模拟,通过城市地区水平风速的模拟结果与自动气象站实测资料对比发现模拟结果与实测相当吻合,建筑物动力冠层方案的引入能够更好地实施对城市地区的水平风速分布的数值模拟.分别采用建筑物拖曳法与建筑物动力冠层方案对一个实际小规模城市进行模拟试验,分析表明引入建筑物动力冠层方案可以模拟出小规模城市地区水平风速偏低的现象;还可以模拟出城市地区建筑物动力作用对湍流活动的影响;对湍流动能模拟结果表明比较符合实际分布情形.采用建筑物动力冠层方案对小规模城市地区建筑物高度变化对城市地区的流场及湍流活动的影响进行模拟分析,结果表明:城市地区建筑物高度增加,风速变小,但是高大建筑物底部风速略高于低矮建筑物底部;城市地区大气湍能增加,高大建筑物底部湍能较小,冠层高度内湍能随高度增加而增加;同时城市地Ⅸ的垂直扩散系数也随建筑物高度增加而增加;城市地区污染物排放高度处污染物浓度较低,下游乡村地区地面污染物浓度较低,但高空污染物浓度却较高. 相似文献
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藏东南地区的墨脱县位于雅鲁藏布江下游的河谷区域,是印度洋水汽进入高原的最主要水汽通道。墨脱作为西藏年平均降水量最多的地区,是青藏高原云降水系统的重要组成部分。本文以2020年墨脱地区的Ka波段云雷达观测数据为基础,首先对云雷达功率谱数据进行预处理,并采用降水现象仪对云雷达观测进行验证。在此基础上,选取了2020年3月6日和8月24日具有层状云降水特性的两次弱降水过程,利用云雷达功率谱数据反演了雨滴谱,探究墨脱地区旱季和雨季弱降水的微物理特征。结果表明:云雷达观测与降水现象仪雨滴谱数据计算的Ka波段云雷达回波强度理论值存在大约12 dB的系统误差,订正之后二者随时间变化一致性较好,云雷达反演的近地面雨滴谱特征与降水现象仪观测接近。墨脱地区零度层高度随季节变化明显,旱季零度层高度较低（例如地面上1.5 km左右）,而雨季零度层高度较高（例如地面上4 km左右）。墨脱层状云雨滴谱的宽度较窄,降水粒子直径不超过3 mm。在零度层以上,根据谱偏度和峰度的垂直变化可以推测冰晶粒子直径随高度下降缓慢增长, 但旱季冰晶粒子增长比雨季更为明显。经过零度层后,冰晶粒子转化为雨滴,雨滴在下落过程中由于碰并及蒸发作用造成浓度减小,直径越小的粒子浓度减小越快。在近地面,由于蒸发作用的加强导致随高度降低雨滴浓度明显减小。 相似文献
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沈阳春夏季大气冰核浓度的观测研究 总被引：2，自引：1，他引：1
为了解沈阳地区大气冰核浓度的时空分布状况,2010年起开始对沈阳地区的大气冰核浓度分布进行观测和研究.地面采用Bigg型混合云室法和滤膜法进行冰核气溶胶的采样测量,高空利用辽宁省人工影响天气办公室租用的人工增雨飞机进行滤膜法采样.采样滤膜的处理都是统一在活化温度-15℃及冰面过饱和度20％、水面过饱和度3％的湿度条件下进行的.根据取得的部分观测资料,给出了沈阳春夏季大气冰核的浓度及冰核温度谱分布参数,分析了冰核浓度在3～6月各月以及在不同天气状况下的分布特征,初步给出了大气冰核浓度的尺度谱分布及其随高度的变化. 相似文献
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青藏高原东南部昌都地区近地层湍流输送的观测研究 总被引：37，自引：0，他引：37
利用我国1998年第2次青藏高原气象科学试验 (TIPEX) 昌都的湍流观测资料, 初步分析了三维风速、温度和湿度湍流谱、归一化方差与稳定度的关系、湍流通量和整体输送系数.结果表明, 白天标准化的湍流谱大多数满足2/3次方定律.风速方差与稳定度的关系在不稳定条件下基本服从1/3次方定律, 但水平风速方差比垂直速度方差与稳定度的关系离散.中性层结下的A、B值比平原地区大, 与起伏地形的值接近, C值与平原地区和起伏地区的差异不大.温度和湿度方差与不稳定层结的关系基本满足1/3次方定律, 而在稳定层结下的关系均无明显规律.湍流通量在干湿期转换中有突变现象, 干期的动量和热量通量均大于湿期, 热源强度以感热为主, 占80%.湿期热源强度明显增大, 其中以潜热为主, 占热源强度的60%.整体输送系数与稳定度的关系明显, 拟合得到的中性层结条件下的CDN和CHN分别为4.40×10-3和4.70×10-3, 其结果大于高原中、西部的同期观测值. 相似文献
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黄山地区不同高度云凝结核的观测分析 总被引：2，自引：0，他引：2
为研究华东高山地区云凝结核（Cloud Condensation Nuclei,CCN）沿山峰的垂直变化特征,2011年6月利用云凝结核计数器（Cloud Condensation Nuclei Counter,CCNC）在黄山三个不同高度处对CCN进行观测。观测结果表明,不同高度的CCN浓度随时间的变化趋势基本一致,CCN浓度随高度的升高而减小,过饱和度为0.8%时山顶、山腰、山底CCN浓度平均值分别为1105.62、1218.39和1777.78 cm-3,山底的高CCN浓度（大于1000 cm-3）出现频率大于山腰和山顶,表明山底受周边污染源的影响较山顶和山腰大。山顶和山底的日变化曲线均为双峰型,两个峰值分别出现在午前和午后,与大气边界层高度及山谷风变化有关。利用公式N=CSk拟合了山顶在不同天气条件下CCN活化谱,并分析了其变化特征。结果显示,晴天、雨天和雾天的C值分别为2798、384、765,小于一些污染城市,属于清洁大陆型核谱。本文结果有助于改进对华东背景地区云凝结核时空分布的认识,为该地区云雾核化在数值模式中的表达提供观测依据和参数化方案。 相似文献
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介绍一种新的建立在经验模态分解(EMD)方法基础上的非线性、非平稳数据分析技术一Hilbert分析技术,并首次将其应用于大气边界层(PBL)湍流数据的分析,初步探讨了其在PBL湍流研究中的有效性.通过对城市与森林冠层上湍流资料的能量分布特征和统计平稳度进行分析、比较,结果表明:Hilbert谱分析能有效地对PBL湍流信号进行分析.它的边缘谱分析能够有效地探测PBL湍流信号的能量分布特征,统计平稳度分析也能有效地给出PBL湍流信号平稳性的定量化测量,这些将有助于建立合适的数据质量控制方法,以及对现有空气质量与扩散模式中扩散参数的计算加以改进.文中个例分析中,城市和森林冠层上空的湍流有一定相似性,湍流混合都比较充分,但森林冠层上湍流信号的能量更多地集中在大尺度湍涡,且扰动风速的高频部分具有更强的间歇性.对于相近高度的湍流信号来说,多数情况下,森林冠层上相同尺度的湍涡表现得比城市冠层上更不稳定,但湍涡的含能量要更低. 相似文献
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本文利用位于南京市郊区的南京大学仙林校区SORPES观测站多层湍流观测数据分析了湍流谱特征,以白天不稳定条件下垂直速度能谱谱峰对应的长度尺度也就是离地高度为判据,探讨了运用该方法确定复杂下垫面零平面位移的可行性。统计分析表明,该方法确定的长度尺度呈现出较为一致的概率分布形状,概率最大的长度尺度对应于离地高度,在复杂下垫面情况下这个高度就是零平面位移高度到观测高度之间的距离,将观测点的离地高度减去这个距离就能得到零平面位移。本文同时运用不稳定条件下垂直速度方差在近地层中的相似关系来确定零平面位移,并与谱方法得到的结果进行对比。结果表明,谱方法和方差法得到的零平面位移非常接近。 相似文献
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William T. Kenny Gil Bohrer Timothy H. Morin Chris S. Vogel Ashley M. Matheny Ankur R. Desai 《Boundary-Layer Meteorology》2017,163(2):311-326
The CASES-99 experimental data are used to analyze turbulence behaviour under a range of stable conditions using an adaptive method based on Hilbert spectral analysis. The characteristic scales of intrinsic mode functions vary between different stratifications. The second-order Hilbert marginal spectra display clear separation between fine-scale turbulence and large-scale motions. After removing the large-scale motions, the statistical characteristics of the reconstructed signals confirm the distinction of different stratifications in the fine-scale range. The correlation coefficient analyses reveal that the Hilbert spectral analysis method separates turbulence from large-scale motions in the stable boundary layer. 相似文献
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E. Van Gorsel A. Christen C. Feigenwinter E. Parlow R. Vogt 《Boundary-Layer Meteorology》2003,109(3):311-329
Six levels of simultaneously sampled ultrasonic data are used to analyse the turbulence structure within a mixed forest of 13 m height on a steep slope (35°) in an alpine valley. The data set is compared to other studies carried out over forests in more ideal, flat terrain. The analysis is carried out for 30-min mean data, joint probability distributions, length scales and spectral characteristics.Thermally induced upslope winds and cold air drainage lead to a wind speed maximum within the trunk space. Slope winds are superimposed on valley winds and the valley-wind component becomes stronger with increasing height. Slope and valley winds are thus interacting on different spatial and time scales leading to a quite complex pattern in momentum transport that differs significantly from surface-layer characteristics. Directional shear causes lateral momentum transports that are in the same order or even larger than the longitudinal ones. In the canopy, however, a sharp attenuation of turbulence is observed. Skewed distributions of velocity components indicate that intermittent turbulent transport plays an important role in the energy distribution.Even though large-scale pressure fields lead to characteristic features in the turbulent structure that are superimposed on the canopy flow, it is found that many statistical properties typical of both mixing layers and canopy flow are observed in the data set. 相似文献
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Bryan R. Kerman 《Boundary-Layer Meteorology》1977,12(4):425-437
Spectral factorization of the Wiener-Hermite representation of turbulence in the atmospheric surface layer leads to a natural gust form. Some characteristics of the gust structure and implied spectral dynamics are examined. It is found that several results concerned with the response and memory concepts agree with intuitive reasoning. Difficulties with different closure schemes are discussed in terms of the resulting spectral cascade process. 相似文献
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对几种烟云抬升模式进行了比较,分析了中性层结下环境湍流的对烟云抬升的作用,认为环境流连续作用于烟云抬升的各个阶段,且随烟云抬升而变化。抬升高度与环境湍流有关,湍流强度越大,抬升越低。 相似文献
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HUBEX试验区近地面层的湍流输送 总被引：8，自引：1，他引：7
1998年淮河流域能量和水循环试验(HUBEX)期间曾进行了1个月的近地面层湍流观测.分析不稳定条件下湍流的统计特性和谱特征,并与Monin-Obukhov相似理论进行了比较.结果表明,不稳定的时候各湍流量的统计特征与相似理论的预期相符.虽然不稳定条件下温度和湿度涨落的相关系数很高,谱的式样也相近,但湿度谱的峰值频率高于温度谱.协谱曲线的形状显示感热通量的谱峰较宽,表现出w和T在较宽范围的强相关性,而水汽通量谱在高频段下降很快,说明水汽的输送更多地出现在低频部分.从谱相关系数可见,在近中性的时候,各尺度湍流涡的热量输送效率普遍较低,随着不稳定性增强而显著提高.分析还发现,不论不稳定性的程度如何,小尺度湍流的水汽输送效率都较低.水汽通量谱的相关系数随稳定度的变化不如热通量的谱相关系数大,表明近中性时除小尺度湍流外其他湍流涡的水汽输送效率高于热量输送. 相似文献
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Experiments on integral length scale control in atmospheric boundary layer wind tunnel 总被引：2，自引：1，他引：1
Accurate predictions of turbulent characteristics in the atmospheric boundary layer (ABL) depends on understanding the effects of surface roughness on the spatial distribution of velocity, turbulence intensity, and turbulence length scales. Simulation of the ABL characteristics have been performed in a short test section length wind tunnel to determine the appropriate length scale factor for modeling, which ensures correct aeroelastic behavior of structural models for non-aerodynamic applications. The ABL characteristics have been simulated by using various configurations of passive devices such as vortex generators, air barriers, and slot in the test section floor which was extended into the contraction cone. Mean velocity and velocity fluctuations have been measured using a hot-wire anemometry system. Mean velocity, turbulence intensity, turbulence scale, and power spectral density of velocity fluctuations have been obtained from the experiments for various configuration of the passive devices. It is shown that the integral length scale factor can be controlled using various combinations of the passive devices. 相似文献
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L. Kristensen 《Boundary-Layer Meteorology》1979,16(3):145-153
It is demonstrated that the longitudinal spectral coherence differs significantly from the transversal spectral coherence in its dependence on displacement and frequency. An expression for the longitudinal coherence is derived and it is shown how the scale of turbulence, the displacement between observation sites and the turbulence intensity influence the results. The limitations of the theory are discussed. 相似文献
20.
L. Kristensen 《Boundary-Layer Meteorology》1979,16(2):145-153
It is demonstrated that the longitudinal spectral coherence differs significantly from the transversal spectral coherence
in its dependence on displacement and frequency. An expression for the longitudinal coherence is derived and it is shown how
the scale of turbulence, the displacement between observation sites and the turbulence intensity influence the results. The
limitations of the theory are discussed. 相似文献