共查询到19条相似文献，搜索用时 140 毫秒
1.
2.
3.
城市下垫面空气动力学参数的估算 总被引：29，自引：2，他引：29
为了定量描述北京城市下垫面的空气动力学特征,为模式提供准确的下垫面参数.利用气象塔大气湍流观测资料,结合Martano(2000)由单层超声风速、温度资料估算非均匀下垫面空气动力学参数的方法,计算了中国科学院大气物理研究所气象塔附近的下垫面空气动力粗糙度z0和零平面位移d,即z0为1.75 m和d为40.12 m.该结果与前人研究成果的比较结果表明最近的8年内,该处的零平面位移和空气动力粗糙度明显增大,这与该塔周围城市建设状况吻合. 相似文献
4.
典型特大城市下垫面空气动力学特征参数的计算与分析研究 总被引：1，自引：0，他引：1
基于2012年12月—2013年11月上海徐家汇气象铁塔风和湍流观测资料及铁塔周边500m半径范围(平均建筑高度为39.5 m)下垫面信息,分别利用温度方差方法、风速标准差方法、涡度相关法和形态学方法计算典型特大城市下垫面零平面位移和动力学粗糙度。结果表明,温度脉动方差法计算的零平面位移与建筑物高度分布存在差异,但在58~208°方向与建筑顶面积系数呈现正相关(相关系数0.73),计算公式的经验参数、稳定度阈值和风速对计算结果影响较为显著;涡度相关方法和风速标准差方法计算的动力学粗糙度随风向分布趋势相似(相关系数0.94),并与零平面位移呈负相关关系。形态学方法与动力学方法之间数值和随风向的变化趋势均存在差异,风温观测仪器源区和形态学方法分析区域具有显著影响。 相似文献
5.
高大建筑物影响城市粗糙副层流场特征的数值研究 总被引：1，自引：1，他引：0
用数值模拟方法研究了高大建筑物对城市粗糙副层气流场特征的影响。数值模式采用基于雷诺平均纳维—斯托克斯方程组的应用计算流体力学FLUENT软件,次网格湍流参数化选用k-ε闭合方案。建筑物用立方体表示,并规则排列于模拟区域内。通过改变高大建筑物的数量与位置,对建筑物阵列内及其上空的气流特征进行了多个算例的数值模拟。依据模拟结果计算获得建筑物区域的面积平均风速廓线,结果表明各算例的粗糙副层风速廓线各不相同。运用动力学方法由风速廓线计算出各算例的零平面位移高度和粗糙度,并与几种计算零平面位移高度和粗糙度的形态学方法进行了比较检验。结果表明两种形态学方法(Ba、Ma)计算所得的零平面位移高度与动力学方法计算结果很接近,但对于粗糙度而言,几种形态学方法的计算结果都明显偏高。 相似文献
6.
空气动力学粗糙度和零平面位移是影响陆面过程的重要参数。以往对空气动力学粗糙度和零平面位移的计算往往针对均一程度较高的下垫面。以珠海南亚热带常绿阔叶林地区为例,探索了复杂地形下垫面空气动力学粗糙度和零平面位移的计算。用拟合法和粗糙元法计算了该地区下垫面的空气动力学粗糙度和零平面位移,并分析了两种方法的误差来源。计算结果表明,拟合法在这种复杂地形下的计算准确度并不理想,由于这种方法的代表范围较小,易受到周边地形影响而使测量结果不符合对数廓线的形式,从而得不到准确的结果。与拟合法相比,粗糙元法可以给出所计算下垫面的具体范围。粗糙元法计算结果的代表范围比拟合法大得多,因此,粗糙元法比拟合法更加能够反映的是该区域下垫面空气动力学粗糙度和零平面位移的总体情况。另外,粗糙元法可以计算那些因为风速资料不足无法用风速廓线直接加以计算的区域的空气动力学粗糙度和零平面位移。根据拟合法的计算结果,冬季315~45°范围内,z_0=2.96 m,d=22.48 m;45~135°范围内,z_0=1.26 m,d=8.81 m。春夏季315~45°范围内,z_0=3.90 m,d=27.00 m;45~135°范围内,z_0=1.51 m,d=14.83 m。根据粗糙元法的计算结果,东南西北四个方向1 km×1 km范围内z_0分别为0.94 m、1.28 m、1.30 m、2.08 m;d分别为13.87 m、18.79 m、19.12 m、30.61 m。 相似文献
7.
采用北京325 m铁塔2008—2012年的单层超声观测资料,基于莫宁-奥布霍夫相似理论(Monin-Obukhov similarity theory)和前人提出的最小误差分析方法,计算了铁塔周边下垫面的零平面位移高度和动力粗糙度长度。结果表明,由于铁塔位于北京市区,其周边下垫面呈现极其复杂的非均匀性,所以对应铁塔周边不同的扇区,零平面位移高度和动力粗糙度长度各有不同。平均而言,在2008—2012年间,铁塔周边下垫面的零平面位移高度为34.4 m,动力粗糙度长度为1.16 m。此外,综合前人的计算结果发现,铁塔周边的零平面位移高度和动力粗糙度长度在2001年之前呈显著增加的趋势,而在2001年以后并未增长,这一现象与铁塔周边的城市化进程相对应。 相似文献
8.
基于MODIS资料的中国东部时间序列空气动力学粗糙度和零平面位移高度估算 总被引：1，自引：0，他引：1
空气动力学粗糙度和零平面位移高度是很多气候模型和陆面模式中的重要参数,采用气象学方法推导这两个参数对于大范围长时间序列的计算需要大量长期的野外观测,而遥感方法可以快速经济的提供大范围数据,在本研究中采用形态学模型,以MOD IS产品数据作为数据源,计算植被冠层面积指数,估算了中国东部2001—2003年归一化到植被高度的1 km空间分辨率时间序列空气动力学粗糙度和零平面位移高度,结果表明空气动力学粗糙度和零平面位移高度均存在季节变化特征,并对所采用的模型和参数估算的结果进行了讨论。 相似文献
9.
不同下垫面空气动力学参数的研究 总被引：7，自引：0，他引：7
文中利用中国科学院沙漠研究所与日本国家农业环境技术研究所合作于1990—1994年在中国内蒙古自治区奈曼市半干旱地区沙丘和植被区下垫面观测的微气象数据,根据Monin-Obukhov相似性理论,计算了重度干扰草原、中度干扰草原、轻度干扰草原、无干扰草原、沙丘、沙丘内地、草地、稻田、小麦田、大豆田和玉米田11种下垫面的空气动力学参数粗糙度长度z0,零平面位移d,摩擦速度u*,并分析了它们与水平风速u和Richardson数的关系,比较了不同人为干扰草原生态系统条件下的空气动力学特征。结果表明:地表生物量和覆盖率随着人为干扰强度的增加而减少。不同人为干扰下垫面的粗糙长度与生物量和植被高度以及地表起伏程度有着密切关系;Richardson数也是其影响因子。风速、粗糙度都与摩擦速度成正相关,但对于不同下垫面有所不同,从中可以看到草地对沙漠化有一定的防治作用。同一种下垫面不同时期的空气动力学参数也存在差异。这些结果对建立陆面过程和区域气候模式具有重要的意义。 相似文献
10.
基于上海市奉贤、青浦和宝山三座梯度观测铁塔半径1 000 m区域的下垫面粗糙元几何形态参数,使用四种形态学方法(Rt, Ra, Ma, Ka)进行空气动力学参数估算,分析各方法计算结果及其对计算参数的敏感性,并以基于铁塔梯度观测数据的动力学计算方法(Lw)结果为参考,进行对比分析。结果表明:(1)在本文研究区域内,形态学方法与动力学方法计算结果在数值和分布趋势上都有差异。其中,形态学方法的零平面位移显著小于动力学方法,Ka方法结果最大,与动力学方法也最为接近;动力学与形态学方法的粗糙度差异相对较小,Ma和Ka与动力学方法结果较为接近。(2)通过对四种形态学方法对计算参数的敏感性的对比,Ka方法对建筑高度及其变化率、建筑排列方式等最敏感。首先,Ka方法计算结果与zH max、σH和z H的相关性均较高,其中zd对建筑高度的非均匀分布更敏感,z0则与zH的相关关系更显著。其次,在本文研究区域中,Ka方法随λF和λP变化最显著,即对建筑排列方式最敏感。(3)通过与动力学方法的对比,认为Ka方法的方案一最适用于以本文研究区域为代表的、上海典型城市下垫面的动力学参数估算。此外,在观测资料、形态学数据较少的情况下,Rt方法可作替代方案进行计算和分析。 相似文献
11.
《Atmospheric Science Letters》2001,2(1-4):25-31
The standard deviations of wind velocity components are calculated and compared based on the measurements of turbulence fluctuations over three underlying surfaces: uniform, inhomogeneous and urban. Statistical analysis shows that there are the differences between them which prove the influences of surfaces roughness on turbulence. 相似文献
12.
利用2009年12月至2010年11月渤海西岸大港风能塔观测得到的风速、风向和温度梯度资料,计算了风能塔周围空气动力学粗糙度Z0。对比分析了风廓线法和风速标准差法的计算结果,讨论了风速标准差法的适用性以及下垫面空间非均一性对粗糙度的影响。结果表明：风能塔三个主风向上的平均粗糙长度为：0.1319m(N),0.0386m(SE)和0.0182m(SW)。通过严格条件限制,利用风速标准差法可以得到与风廓线法相同的计算效果。同一方位上,利用10-30 m资料计算得到的粗糙度长度的季节差异相对较小,而50-70 m的计算结果差异相对较大。在相同高度上,粗糙度长度计算结果亦存在明显季节差异,反映了随季节变化的植被对地表粗糙度的影响。 相似文献
13.
The Gaussian model of plume dispersion is commonly used for pollutant concentration estimates. However, its major parameters, dispersion coefficients, barely account for terrain configuration and surface roughness. Large-scale roughness elements (e.g. buildings in urban areas) can substantially modify the ground features together with the pollutant transport in the atmospheric boundary layer over urban roughness (also known as the urban boundary layer, UBL). This study is thus conceived to investigate how urban roughness affects the flow structure and vertical dispersion coefficient in the UBL. Large-eddy simulation (LES) is carried out to examine the plume dispersion from a ground-level pollutant (area) source over idealized street canyons for cross flows in neutral stratification. A range of building-height-to-street-width (aspect) ratios, covering the regimes of skimming flow, wake interference, and isolated roughness, is employed to control the surface roughness. Apart from the widely used aerodynamic resistance or roughness function, the friction factor is another suitable parameter that measures the drag imposed by urban roughness quantitatively. Previous results from laboratory experiments and mathematical modelling also support the aforementioned approach for both two- and three-dimensional roughness elements. Comparing the UBL plume behaviour, the LES results show that the pollutant dispersion strongly depends on the friction factor. Empirical studies reveal that the vertical dispersion coefficient increases with increasing friction factor in the skimming flow regime (lower resistance) but is more uniform in the regimes of wake interference and isolated roughness (higher resistance). Hence, it is proposed that the friction factor and flow regimes could be adopted concurrently for pollutant concentration estimate in the UBL over urban street canyons of different roughness. 相似文献
14.
《Atmospheric Science Letters》2001,2(1-4):32-38
Power spectra of longitudinal and vertical components of wind velocity have been measured over a variety of terrain types: uniform, inhomogeneous and urban. The result shows that the spectral shapes and peaks of u -spectra are sensitive to local terrain, while those of w -spectra are not affected by changes in roughness surface. 相似文献
15.
Based on the momentum flux–wind profile relationship of the Monin–Obukhov Similarity (MOS) theory, the observational data from the urban boundary layer field campaign in Nanjing are used to calculate the friction velocity ( $ {u_*} $ ) at the top of the urban canopy and the calculated results are evaluated. The urban surface roughness parameters (the roughness length z 0 and zero-plane displacement height z d) are estimated with the Ba method (Bottema’s morphological method). Two different regimes are employed for the calculations. In the homogeneous approach, z 0 and z d are averagely derived from the surface elements in the whole study area; while in the heterogeneous approach, z 0 and z d are locally derived from the surface elements in the corresponding upwind fetches (or source areas). The calculated friction velocities are compared to the measurement data. The results show that the calculated friction velocities from the heterogeneous approach are in better agreement with the observed values than those from the homogeneous approach are. This study implies that the local roughness parameters can properly represent the dynamical heterogeneity of urban surface, and its application can significantly improve the performance of parameterizations based on the MOS theory in the urban roughness sublayer. 相似文献
16.
南京地区城市下垫面特征对雷暴过程影响的数值模拟 总被引：9，自引：1，他引：8
本文选取2011年7月23日发生在南京的一次雷暴个例, 利用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting model),耦合Noah/UCM,并采用NCEP FNL 1°×1°每日4次的全球分析场资料作为初始场及南京自动站观测数据等,对南京地区城市下垫面特征对雷暴过程的影响进行了数值模拟。结果表明:模拟的雷暴发生发展过程与该地区城市下垫面有着密切的联系。首先,雷暴发生前期,南京地区热岛效应明显。其次,城市上空的感热通量较高,结合城郊下垫面热力差异造成的城市热岛环流,加强了城区的辐合上升,为雷暴的形成提供了重要的抬升作用。城市下垫面扩张,使其上空边界层高度相应提升,垂直混合高度增加,有助于对流云的发展。此外,城市下垫面加强了大气低层的扰动位温,为雷暴提供了不稳定的层结条件。最后,城市地表较大的粗糙度使雷暴降水在城区低层的迎风面一侧明显增强。 相似文献
17.
Turbulence data from experiments conducted over a staggered cube array, modelling a neutrally stable atmospheric boundary
layer in an urban environment, are presented. The results support the contention that organised eddy structures in the near-wall
region differ significantly from those in regular smooth-wall flows or in rough-wall boundary layers with much smaller h/δ ratios (where δ and h are the boundary-layer thickness and the height of the roughness elements, respectively). Attention is concentrated on spatial
correlations, spectra (and thus the dominant length and time scales), maps of anisotropy invariants and quadrant analyses
of the stress tensor. Results are obtained within both the roughness sublayer (i.e. the region above the roughness but within
which the flow is spatially inhomogeneous) and the canopy region (i.e. below the height of the roughness elements) and discussion
includes consideration of the turbulence kinetic energy balance at various heights. 相似文献
18.
19.
The Characteristics and Parameterization
of Aerodynamic Roughness Length over
Heterogeneous Surfaces 总被引：1，自引：0，他引：1
Aerodynamic roughness length (z0m is a key factor in surface flux estimations with remote sensing
algorithms and/or land surface models. This paper calculates z0m over several land surfaces, with 3 years of
experimental data from Xiaotangshan. The results show that z0m is direction-dependent, mainly due to the
heterogeneity of the size and spatial distribution of the roughness elements inside the source area along different wind
directions. Furthermore, a heuristic parameterization of the aerodynamic roughness length for heterogeneous surfaces is
proposed. Individual z0m over each surface component (patch) is calculated firstly with the characteristic
parameters of the roughness elements (vegetation height, leaf area index, etc.), then z0m over the whole
experimental field is aggregated, using the footprint weighting method. 相似文献