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Ashok K. Luhar 《Boundary-Layer Meteorology》2002,102(1):1-38
The mean concentration distributionwithin a plume released from a point source in the atmosphericboundary layer can be greatly influenced by the systematic turningof wind with height (i.e. vertical wind direction shear). Such aninfluence includes a deflection of the plume centroid, with anassociated shearing of the vertical plume cross-section, and anenhancement of dispersion, in the horizontal plane. Wind directionshear is normally not accounted for in coastal fumigation models,although dispersion observations with shear acting as acontrolling parameter are not uncommon. A three-dimensionalLagrangian stochastic model is used to investigate the influenceof uniform wind direction shear on the diffusion of a point-sourceplume within the horizontally homogeneous convective boundarylayer, with the source located at the top of the boundary layer.Parameterisations are developed for the plume deflection andenhanced dispersion due to shear within the framework of aprobability density function (PDF) approach, and compared with theLagrangian model results. These parameterisations are thenincorporated into two applied coastal fumigation models: a PDFmodel, and a commonly used model that assumes uniform andinstantaneous mixing in the vertical direction. The PDF modelrepresents the vertical mixing process more realistically. A moreefficient version of the PDF model, which assumes a well-mixedconcentration distribution in the vertical at large times, isapplied to simulate sulfur dioxide data from the Kwinana CoastalFumigation Study. A comparison between the model results and thedata show that the model performs much better when the wind-sheareffects are included. 相似文献
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Dynamical and Thermal Problems in Vortex Development and Movement. Part I: A PV–Q View 总被引：3，自引：1，他引：2 
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下载免费PDF全文 Based on the Lagrangian change equation of vertical vorticity deduced from the equation of threedimensional Ertel potential vorticity(PV e),the development and movement of vortex are investigated from the view of potential vorticity and diabatic heating(PV-Q).It is demonstrated that the asymmetric distribution in the vortex of the non-uniform diabatic heating in both vertical and horizontal can lead to the vortex’s development and movement.The theoretical results are used to analyze the development and movement of a Tibetan Plateau(TP) vortex(TPV),which appeared over the TP,then slid down and moved eastward in late July 2008,resulting in heavy rainfall in Sichuan Province and along the middle and lower reaches of the Yangtze River.The relative contributions to the vertical vorticity development of the TPV are decomposed into three parts:the diabatic heating,the change in horizontal component of PV e(defined as PV 2),and the change in static stability θ z.The results show that in most cases,diabatic heating plays a leading role,followed by the change in PV 2,while the change of θ z usually has a negative impact in a stable atmosphere when the atmosphere becomes more stable,and has a positive contribution when the atmosphere approaches neutral stratification.The intensification of the TPV from 0600 to 1200 UTC 22 July 2008 is mainly due to the diabatic heating associated with the precipitation on the eastern side of the TPV when it uplifted on the up-slope of the northeastern edge of the Sichuan basin.The vertical gradient of diabatic heating makes positive(negative) PV e generation below(above) the maximum of diabatic heating;the positive PV e generation not only intensifies the low-level vortex but also enhances the vertical extent of the vortex as it uplifts.The change in PV e due to the horizontal gradient of diabatic heating depends on the vertical shear of horizontal wind that passes through the center of diabatic heating.The horizontal gradient of diabatic heating makes positive(negative) PV e generation on the right(left) side of the vertical shear of horizontal wind.The positive PV e generation on the right side of the vertical shear of horizontal wind not only intensifies the local vertical vorticity but also affects direction of movement of the TPV.These diagnostic results are in good agreement with the theoretic results developed from the PV-Q view. 相似文献
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2015年11月,京津冀地区发生了覆盖面积较广、持续时间较长、强度较强的严重污染过程。本文利用WRF中尺度模拟结果,结合常规气象观测资料分析了在这次持续性严重污染过程中气象条件所起到的作用。结果表明,在此次严重污染过程中,混合层高度较10a平均下降了约50%,大大压缩了污染物的垂直扩散空间,另外较弱的低层风也不利于污染物的水平扩散;通风量持续偏低导致污染物大量堆积。在整个过程中,本地区主导风向为偏东风,其次为偏南风,且偏南风的频率为近10a来最高。三面环山的特殊地形以及偏东气流污染物输送带和西南输送带的形成使得大量外来污染物被输送到本地;近地面湿度较高使得能见度降低,污染物浓度快速上升,加剧了污染状况。 相似文献
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2013年1月持续性霾天气中影响污染程度的气象条件分析 总被引：6，自引：3，他引：3
利用南京本站气象观测记录、环保局监测数据以及NCEP/NCAR再分析资料,分析2013年1月持续性污染天气过程的大气环流背景,并结合南京地区探空资料、风廓线雷达资料以及激光雷达资料,分析这次持续性污染过程中空气质量属良好、轻度污染、中度污染、重度污染典型个例的大气垂直特征和边界层内气象条件的差异。得到如下结论:2013年1月份北方冷空气活动较弱,南京地区大气层结稳定,近地层风速小,污染物气象扩散条件差。加之近地层以弱偏东风为主,水汽较多,有利于污染物颗粒直径增大。大气垂直结构以及边界层内水平风速均对大气污染程度起到一定影响。AQI与逆温层高度存在显著负相关关系;大气污染时,1000 m以下出现逆温结构,且逆温层越低、越厚,污染程度越大;重度污染时,近地层出现贴地逆温层,厚度为700m左右。逆温层高度下降,PM10颗粒物高浓度区高度也明显下降,近地层污染物浓度对垂直方向上污染物浓度正响应的高度降低。在空气质量良好时, 150~1500m存在风速大值区,且风无空,湍流作用明显,有利于污染物和周围的洁净空气相混合而得到稀释,加速污染物的垂直扩散进程。当中度污染日和典型重度污染日时,150~1500 m之间并不存在大风速区。此外, PM10的300μg·m-3高浓度垂直高度延伸至300 m附近时,近地层PM2.5明显上升至100μg·m-3以上,高浓度区数值越大,近地层PM2.5越大。 相似文献
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层状云播云线源非均匀、非定常输送扩散数值模拟 总被引：2，自引：2，他引：2
大多数层状云播云线源输送扩散模式常采用一些不合理的假设，使得输送扩散过程中起重要作用的一些物理过程被忽略。烟团轨迹模式能够处理源参数和气象要素的时空变化，适用于各种尺度和各类源的输送扩散模拟。因此，本文建立了一个模拟层状云播云线源输送扩散的三维时变烟团轨迹模式，并考虑了地形，垂直风切变作用，播云参数的时空变化和线源的湿清除效应。增雨作业实例我的数值模拟研究结果表明：模拟的播云线源输送扩散特征与输送扩散的基本理论和一般规律相吻合，并且再现了非垂直（与风向上）多条播云线源非均匀非定常的输送扩散特点。浓度等值线水平，垂直分布均不规则，比均匀定常点源更为复杂，整体不满足高斯浓度分布，表明在这种情况下均匀定常模式已不适用。另外，模式能够精确地模拟出播云线间的精细结构。 相似文献
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利用三向风标探测资料，分析了安宁县辐射雾中的扩散参数，结果表明：平均风速对水平风向脉动标准差起着重要作用，是影响水平湍流扩散的关键因子；雾中的横向和铅直方向扩散参数分别相当于ＰａｓｑｕｉｌｌＢ类和Ｄ类稳定度下的扩散参数，表明在辐射雾出现期间，虽然铅直方向上的扩散能力不强，但有较强的水平扩散能力。 相似文献
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依据2001—2007年北京市环境保护局公布的SO2、NO2和PM10日平均空气质量等级大于或等于三级以上的污染日作为样本,统计分析了污染日3种污染物指数与同期南郊观象台（近郊区）的地面和探空气象要素的相关关系。同时采用Hysplit-4后向轨迹分析方法,对出现四级以上污染的重污染日污染源进行了初步探讨。结果表明：风向是造成上述3种污染物出现重污染的主要原因之一;污染日存在两重或多重逆温层,而且逆温层较低较厚,垂直对流和水平扩散作用较弱,湿沉降作用较小,因此污染物不易扩散和输送,堆积在近地面,造成重污染。北京西南、东南部地区以及沙尘暴过程内蒙古、河北北部是造成重污染天气的主要输送源地。研究结果可为北京重污染过程的预警预测及其综合防治提供科学依据。 相似文献
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选取沈阳市区9个典型的大气污染源冬季的PM10排放浓度资料,利用MM5耦合CALPUFF对2007年12月至2008年2月沈阳城市区域气象场和排放PM10浓度分布进行月平均数值模拟.结果表明:冬季沈阳地区受高压控制,北风较强,并经过增强、减弱的过程,多呈现对大气污染物扩散不利的天气形势.高空为偏西风且风速较大时,地面和... 相似文献
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本文讨论了含有水平和垂直切变作用的二维流体非线性波的稳定性和解析解,其结果表明与文献[1]不同的是不仅决定于垂直切变,而且还决定于水平切变以及y方向的非线性作用,其稳定区域有较大的改变。这些作用均易导致扰动发生、发展。 此外,据Poincare’三元变量的控制方程奇点分类法,求得了其奇点附近的解析解,其解为余弦波及椭圆余弦波的迭加,且能在一定条件下退化为谐波解,显示了二维非线性流体的某些特征,也拓广了文献[1]的结果。 相似文献
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Jian-Guo Li 《Boundary-Layer Meteorology》2003,107(2):289-322
A multiple-cell flat-level tracer dispersion model is developed for atmospheric pollution study. The horizontal domain may be constructed with multiple-sized cells for varied resolution. The sequence of cells is arbitrary, as in unstructured grids, as long as no holes are left in the horizontal domain, which may be tailored in shape according to local orography. The vertical levels are truly flat and the level spacing may vary from level to level. The surface orography is included by removing cells from the bottom of the three-dimensional cell block. The arrangement of wind velocity and tracer concentration is similar to the Arakawa C grid. Advection and horizontal diffusion are formulated on each cell face, using tracer concentrations in the two cells that share the cell face. Pointer-orientated numerical loops are used to facilitate the arbitrary horizontal cell arrangement and orographic variation of vertical levels. A second-order upstream upper limiter advection scheme is developed for this model and numerically tested to be positive-definite and mass conserving. Vertical diffusion is solved with an implicit scheme and simplified vertical diffusivity, which is parameterised as a function of the mixing layer depth. The model is fast, compact, easy to implement and highly portable. It is suitable for studies ofmesoscale and small-scale atmospheric tracer dispersion over complex terrain, including steep slopes. The model is used to simulate traffic pollution in London, UK, and is compared with available observations. 相似文献
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使用近年来PBL内实测平均风,湍流统计量和拉氏时间尺度随高度变化的结果,对用最简单的二阶闭合假设导出的三维定常物质连续方程作数值解,分析讨论了风速、风向和湍流统计特征量的垂直切变以及粗糙长度z_0对PBL内浓度分布的影响。本文的结果对PBL内湍流扩散本质的认识及污染模式的建立均有益处。 相似文献
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利用台风山竹（1822）和利奇马（1909）登陆期间固定式风廓线雷达、WindCubeV2激光雷达和测风塔的梯度观测数据,结合台风山竹（1822）登陆前后精细化风场模拟资料,分析了登陆台风不同影响象限内,离地300 m高度内的强风参数及其随距离、海拔高度及下垫面的变化特征。结果表明:（1）距离台风中心200 km水平范围内,最大风速所在高度及风切变指数沿台风半径向外增加,且陆地强风切变指数普遍高于0.12,而海洋下垫面拖曳作用弱,风切变较小,仅在岛屿群附近存在超出国标设计阈值的高切变区域。（2）台风移动方向的右前象限内强风切变指数稳定维持在0.17左右,且对海拔高度不敏感,左后象限存在类似于急流的风廓线,而左前象限内强风的垂直变化在空间上具有较强的非线性特征,边界层低层强风结构较复杂。（3）阵风因子和湍流强度随平均风速增大、离地高度升高呈现减小趋势。（4）过程最大风向变差角沿台风半径向外减小,且在空间上具有显著的非对称性,其中右后象限的风向变差角最大,半小时风向变化超过30°,且大多发生在台风登陆前或登陆时。研究成果可为我国近海及沿海风电场的微尺度风场模拟及台风风险防御提供帮助。 相似文献
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利用ARW-WRF模式,以垂直方向40个模式层（对低层加密）、水平方向最高1 km的分辨率,对台风桑美（2006）进行数值模拟,模拟结果与实况基本一致。基于台风桑美（2006）1 km分辨率的模拟结果,对台风低层（海面或地表以上1500 m以下）风场结构进行了分析。结果表明,在台风登陆前,其最大风速半径附近存在水平风速在垂直方向有很强变化的风廓线,该类型风廓线的最大风速高度有明显变化,表现出类似急流的特征;而台风登陆后,其水平风速垂直变化明显减弱,即风廓线类型发生较大变化;另有一种水平风速在高层少变的风廓线类型在台风中是普遍存在的。还根据高层和低层两个切变因子,将台风登陆前的风廓线分为急流型、普通型和过渡型,并进一步分析各类风廓线在台风中出现的位置和急流高度。对急流型风廓线的形成原因也进行了初步探讨,结果表明,超/次梯度风在垂直方向上的变化是形成急流型风廓线的原因,而外围绝对角动量的输送在其中起关键作用。 相似文献
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利用辽东湾温坨子地区冬夏两季大气扩散试验资料，采用风场诊断模式，对拟建核电站厂区水平风场的分布特征进行了研究, 以为评估该地区拟建核电站的大气污染扩散状况提供基本参数与依据。结果表明:冬季该地区水平风场分布主要有3种形式:1) 呈偏南风型的风场；2) 偏北风型的风场；3) 厂址附近位于高低压中心之间，或整个区域是一均压场, 这时系统风弱，局地风 (包括山谷风及海陆风) 明显，整个区域地面风场比较混乱。夏季该地区水平风场分布主要有4种形式:1) 受季风控制，呈偏南风型的风场；2) 系统风较弱，呈海陆风型的风场；3) 锋前低压控制，产生切变型的风场；4) 受季风控制，呈偏北风型的风场。 相似文献
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下投式飞机和火箭焰弹分散的催化剂一般都形成若干条垂直线源。该文利用湍流扩散的梯度输送理论,提出了层状云中垂直线源催化剂扩散的理论模式,并给出了顺风向和垂直于风向发射的多条线源催化剂浓度叠加效应的计算公式。 相似文献
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下投式飞机和火箭焰弹分散的催化剂一般都形成若干条垂直线源。该文利用湍流扩散的梯度输送理论，提出了层状云中垂直线源催化剂扩散的理论模式，并给出了顺风向和垂直于风向发射的多条线源催化剂深度叠加效应的计算公式。 相似文献
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利用空气质量历史监测数据、地面气象要素及激光雷达探测资料,综合分析了2019年1月10—15日长春市一次霾污染过程,探讨了污染过程中污染物和气象要素的变化特征与影响机制。结果表明：此次霾污染过程中12—13日污染最重,PM2.5和PM10质量浓度均超过150 μg·m-3,气溶胶消光最强,超过70%的PM2.5/PM10比值大于0.7,指出了细粒子对重污染事件的贡献;重污染期间近地面风速偏小、相对湿度增加、变压较小,同时低空风出现明显的风向转变,弱下沉运动与逆温以及较低的边界层共同削弱了大气的水平和垂直扩散能力,有利于污染物累积,导致霾污染。500 hPa天气形势表明长春市位于槽前脊后,850 hPa高度场为弱西风,相对湿度大;海平面气压场存在低压气旋及弱西南气流,该气流有利于将污染物输送至长春市,造成霾污染加剧;1月14—15日高空槽加深东移,850 hPa西北气流增强,近地面气压梯度力变大,污染物得到扩散,霾污染逐渐结束。 相似文献
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利用长株潭地区地面空气质量监测资料、常规地面气象资料及NCEP再分析资料和MODIS火点监测资料,结合HYSPLIT4后向轨迹模式,对2014年10月1718日长株潭地区一次严重霾天气过程的空气污染特征和成因进行综合分析。研究表明,长株潭地区此次严重霾天气污染事件的主要污染物为PM2.5,安徽南部和江西西北部地区秸秆焚烧产生的颗粒物,经高空偏东北气流引导输送到长株潭地区,是这次大范围烟霾天气的主要来源。长株潭地区西部高空槽区宽广,槽前西南气流较为强盛,地面受均压场控制,水平风速弱,为严重霾污染天气的维持提供了有利的环流条件。中低层逆温和大气底层湿度的增加,使污染物粒子不断累积;近地面连续静（小）风和风向的频繁转变,不利于污染物粒子的水平扩散;中下层弱的下沉气流、较低的混合层高度有利于污染物的垂直累积,为此次重度霾污染天气的发展、加强提供了有利的气象条件。 相似文献
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利用NCEP/NCAR再分析资料和中尺度天气模式MM5对2010年1月14—19日沈阳大气污染天气系统进行模拟分析。对此次天气过程的地面和高空气压场、地面至高空各高度层随时间变化的水平风场及垂直剖面风场、垂直方向温度廓线等气象要素进行分析和模拟,描述大气污染中天气系统的变化过程,分析造成大气污染的气象要素变化。结果表明：此次污染天气过程对应地面场为长白山高压、地形槽环流型;500 hPa高空天气形势为两槽一脊,地面风场主要受高压辐散气流控制;地面至高空不同高度的水平风场均有偏南风切变和偏西风切变,垂直剖面风场对应有下沉气流,地面至高空的温度廓线出现明显的逆温。这些气象条件共同造成了持续污染天气。而500 hPa位势高度场持续长时间两槽一脊的环流形势,是造成长时间污染天气的主要原因。 相似文献
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Near-instantaneous vertical scans ofpower plant plumes, sampled by a lidar over three days as part ofthe 1995 Kwinana Coastal Fumigation Study, are analysed to obtainhourly-averaged total dispersion moments up to fourth order, andalso the relative and meander spreads. Two distinct fumigationcases, termed as neutral and stable cases, are observed dependingon whether the plume transport prior to fumigation takes place ina neutral atmosphere, or in a stable region above the neutralatmosphere. Plumes in the stable case are observed to undergoslower fumigation. The mean spreads display contrasting behavioursfor the two fumigating cases, while the vertical skewness shows anegative peak value of about -1 for the neutral case and -2for the stable case in the fumigation zone. The lateral skewnessis positive with a peak value of about unity for both cases, andis attributed to wind directional shear within the thermalinternal boundary layer. The vertical kurtosis is greater than theGaussian value of 3 in the fumigation zone, while the lateralkurtosis is scattered about this value. A recently-developedskewed probability density function model with wind shear isapplied to describe the fumigation data. Overall, the modelsimulates the observed vertical and lateral statistics well up tothe fourth order, except for the lateral skewness and kurtosisvalues in the stable case, which is probably due to the lidar'srange and sensitivity constraints and an inadequate sample size.Although the lateral turbulent diffusion in the model is Gaussian(i.e., zero skewness), the inclusion of wind shear in the model ismanifested in the predicted lateral skewness being greater thanzero in the fumigation zone, and of similar magnitude to the lidardata in the neutral case. 相似文献