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城市下垫面反照率变化对北京市热岛过程的影响——个例分析 总被引：13，自引：1，他引：13
随着城市的不断发展,城区地表反照率等下垫面物理特征和属性会发生明显的变化,进而会对城市热岛等大气环境形成影响。文中使用中国气象科学研究院开发的新一代数值天气预报模式(GRAPES),针对2004年10月北京一次重空气污染事件中的典型城市热岛过程,分别设计了两种数值试验方案:(1)对照试验,使用模式缺省的城区下垫面反照率参数,取值0.18;(2)敏感性试验,参考同期中国科学院大气物理研究所铁塔280m高度下垫面反照率观测事实,将北京区域城市类型下垫面反照率减小至0.15。通过对比两种试验方案在1km水平分辨率下的24h模拟结果,研究了城市下垫面反照率变化对北京地区城市热岛过程的影响。结果表明:(1)GRAPES模式可成功模拟此次热岛过程中城区和郊区近地面温度的日变化趋势;(2)城市下垫面反照率的变化对城市热岛的发展非常重要,城市反照率下降0.03会使城市热岛强度增强0.8℃左右,结果也更接近实况。这说明随着城市发展引起的地表反照率减小有利于城市热岛强度增加;(3)通过分析地表的长波辐射发现,在城市区域较小反照率情形下,城区的长波辐射始终比郊区大,有利于热岛的形成;同时也有利于城区近地层的风场辐合增加,对此次污染过程的发展是有利的。 相似文献
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利用中尺度模式WRF（V3.9）对2016年8月17～18日重庆一次城市热岛环流个例进行了数值模拟，探讨了山地城市热岛环流的三维结构和演变特征，分析了热岛环流期间湍流动能和各项湍流通量的特征。结果表明:15:00（北京时，下同）乡村风开始出现，随着热岛强度增强乡村风增大，18:00热岛环流结构最显著，次日02:00热岛环流结构被破坏，仅低层存在微弱的乡村风。其中，重庆市城市热岛环流最强时，水平尺度约城市尺度的1.5～2倍，垂直厚度约1.3 km，水平风速约2～4 m s?1，最大上升速度约0.5 m s?1。受地形、河流以及背景风的影响，环流呈现非对称的结构，且强度较弱。湍流特征分析结果表明，城市区域的湍流动能明显大于其它区域。此外，城市热岛环流通过湍流运动将郊区的水汽输向城市；高层湍流动量补充边界层中因热岛环流发展而造成的动量耗散。 相似文献
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地表种类的城市化对城市区域的热力结构和局地环流都会产生巨大的影响。利用地面、高空观测资料和MODIS地表覆盖资料,使用耦合城市冠层模式(UCM)的区域中尺度数值模式(WRF),对2013年8月8日福州地区的一次极端高温天气过程进行数值模拟,研究地表利用变化对福州城市热岛效应及其对福州城市区域局地环流的影响。结果表明:地表利用的城市化使得午后城市热岛现象更加明显而夜间热岛效应呈现出减小的趋势;地表利用城市化后,中心城区的近地面风速减小,但城区与山区以及城区与海洋之间的局地热力环流明显加强,促进了山谷风和海陆风环流的发展;同时地表加热效应增强,促进了垂直运动的发展。 相似文献
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山川 《沙漠与绿洲气象(新疆气象)》1988,(2)
假定城市热岛为低层温度的边界条件,用一个三维原始方程模式模拟低层风场,如果对热岛进行平均,就略去了计算地表能量收支的困难,从而大大简化了模式。由于温度较精确,观测方法简易,此模式便更加令人满意。当空气接近较温暖的城市中心时,局地气流的垂直混合增强,导致城市上风的低层 相似文献
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利用拉萨、墨竹工卡、尼木建站以来的多年历史资料和近两年新建的区域自动站、8个城市热岛效应自动气象站资料分析拉萨城市热岛强度日、季、年变化,时空分布及其可能的影响因子。分析表明:拉萨城市热岛强度呈显著的逐年增强趋势,在1978~2011年间平均每10年增加0.24℃;多年热岛强度冬季最强(2.0℃),其次是春季(1.8℃)和秋季(1.7℃),夏季强度最小(1.6℃);拉萨城市高温中心主要在城市中心,气温分布沿着高值区向两侧呈递减状态,郊外的气温比城区平均低0.9℃左右,夜间热岛效应强度明显高于白天。随着城市化进程的不断增强,大量改变的下垫面状况,不断增多的城市建筑群,骤增的人类活动和能源消耗,导致城市热岛强度不断增强。 相似文献
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本文建立了一个采用地形坐标及高分辨率的行星边界层参数化方案的三维中尺度静力模式。模式中还采用能考虑边界上地形变化的开侧边界条件。利用该模式,本文研究了弱盛行风条件下的陆风以及平坦地形和斜坡地形下城市热岛和陆风的相互作用。结果表明:夜间下坡风的出现和消失都早于陆风;坡风增大了陆风强度,并延迟了陆风向海风的过渡。 结果还表明,城市对陆风的影响比坡风小。在陆风形成和发展阶段,城市主要起增大下垫面摩擦的动力作用;在陆风减弱和消亡阶段,城市热岛环流逐渐形成并增强,城市对周围风场主要起热力作用。另一方面,在盛行风,坡风和陆风的影响下,热岛环流的形成、发展、强度和辐合带轴线的方向等都会发生改变。 相似文献
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本文用一个二维模式,实施了三组数值试验.初步分析了背景流的改变对植被带局地气候的影响.结果表明:背景风场强度适当时,植被——裸地下垫面属性的非均一性激发的次级环流会显著增强.背景风强度与次级环流强度之间呈非线性联系. 相似文献
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用区域边界层模式RBLM模拟北京地区气象环境特征.数值模拟结果表明(1)北京地区的气象环境很复杂,其主要特点是受昼夜循环的山谷风气流、城市热岛环流以及大尺度系统共同影响.(2)北京市区冬季地面风的日变化较小,主要是偏北气流,城市上游方向在市区的北边,而春夏季地面风的日变化比较明显,市区的进出口气流方向变化很大.(3)北京市城市热岛强度在夏季较强,城市热岛环流明显,城市中心近地面气温比郊区近地面气温高5～6℃左右.(4)数值模拟结果能较好地反映北京地区流场的日变化,与实际观测结果吻合较好. 相似文献
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北京地区气象环境数据模拟试验 总被引：5，自引：0，他引：5
用区域边界层模式RBLM模拟北京地区气象环境特征。数值模拟结果表明：（1）北京地区的气象环境很复杂，其主要特点是受昼夜循环的山谷风气流、城市热岛环流及大尺度系统共同影响。（2）北京市区季地面风的日变化较小，主要是偏北气流，城市上游方向在市区的北边，而春夏季地面风的日变化比较明显，市区的进出口气流方向变化很大。（3）北京市城市热岛强度在夏季较强，城市热岛环流明显，城市中心近地面气温比郊区近地面气温高5－6℃左右。（4）数值模拟结果能较好地反映北京地区流场的日变化，与实际观测结果吻合较好。 相似文献
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北京城区热岛环流对山地－平原风的调节作用 总被引：7，自引：1，他引：6
利用2002年北京市自动气象站网的逐时资料,采用统计方法对北京城市水平风场的散度、“城市热岛”强度和风向频率的日变化特征进行了分析,并总结归纳出在弱天气系统形势下（地面风速〈3级）北京地区风场的基本形态。结果表明：1）北京“城市热岛”环流是存在的,但只是对区域性的山地-平原风起调节作用。2）在作用相当的因素（如山地-平原风、热岛强度和大气稳定度）控制下,夏季的“城市热岛”环流造成城区风场的辐合特征。3）其他季节的“城市热岛”环流,主要由山地-平原风控制,即刮山地风时,北京城郊的风场表现为向城区的辐合;刮平原风时,北京城区风场表现为辐散特征。 相似文献
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城市和湖泊对区域降水都有显著的影响,但二者对暴雨过程的相对影响尚需定量评估。为了揭示城市与湖泊相对及共同作用对暴雨过程的影响,本文选取华东地区为研究区域,利用WRF模式,针对2015年6月27日一次江淮梅雨期间由低空切变线引发的暴雨过程,进行了敏感性试验对比研究。结果表明,太湖和周围城市的存在会增强研究区域的降水,并且城市的影响要大于太湖;太湖和周围城市与其他区域的温度差会导致地面风场在城市及其附近区域辐合,进而产生强对流;形成的强地面辐合线还会影响低空切变线的生成位置,并在其移动过程中相互调整、相互增强。总而言之,太湖与周围城市的共同作用对于地面风场辐合以及低空切变线的形成与强度都存在重要影响,进而影响本次暴雨的位置和强度。 相似文献
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夜间城市边界层发展的数值研究 总被引：4，自引：0，他引：4
本文使用非定常非线性二维数值模式,研究夜间气流流经城市热岛上空引起的风场、温度场和垂直涡旋扩散参数的调整以及城市热岛环流的发展演变. 相似文献
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雷达资料的3DVAR和EnSRF直接同化方法对一次暴雨预报的影响分析 总被引：7，自引：5，他引：2
利用合肥站雷达资料和NCEP再分析资料,采用WRF模式、WRF-3DVAR和WRF-En SRF同化系统设计了直接同化雷达径向风和反射率的试验,对2003年7月4—5日发生在江淮流域的一次梅雨锋暴雨过程进行数值模拟分析。结果表明:(1)同化雷达径向风资料可以增加暴雨区低层的扰动,增强对流运动,同时可以减少模拟的过量降水;(2)3DVAR同化方法对水平风场调整明显,同化反射率改进了模式中的微物理量和动力场,同时同化径向风和反射率可以更好地调整风场,改善模拟雷达回波带的强度和位置;(3)En SRF同化方法可以将更多小尺度的风场信息同化进入模式,单独同化反射率可以较准确预报出降水中心,同时同化径向风和反射率可以改进模拟雷达回波带的位置;(4)使用3DVAR和En SRF同化雷达径向风和反射率可以提高降水预报,改善雨带的范围,对降水中心位置和强度的预报也有改进。 相似文献
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台风麦莎的正压特征波动结构及其稳定性 总被引：1，自引：1，他引：0
利用中尺度WRF模式对2005年8月西北太平洋台风麦莎（Matsa）进行了精细的数值模拟。使用模式输出资料,对正压浅水方程组进行了数值差分计算,分析它在最大强度时刻的正压特征波动结构和稳定性。结果表明,台风麦莎内部包含有沿逆时针方向传播的重力惯性外波和涡旋Ross-by波,两种波动的结构和稳定性存在显著性差异。前者主要存在于台风外围,增长率随波长的减小而增加,台风外围的波动相速度为48．9～68．5m／s;后者主要位于距离台风中心200km内,表现为3波最不稳定,半径100km处相速度约为5m／s。此外,重力惯性外波的扰动风场与高度场基本相垂直,扰动散涡比值大于3倍,甚至达到10＾3倍,运动以辐合、辐散为主;涡旋Rossby波的扰动风场基本平行于高度场,扰动散涡比值为10＾-1～10＾-2,涡旋运动是其主要运动,与内螺旋雨带沿着切向圆周方向的传播具有密切关系。 相似文献
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长三角城市群非均匀性对区域热岛效应影响的数值模拟 总被引：2，自引：2，他引：0
使用中尺度数值模式WRF3.9/Noah/UCM,对长三角地区无明显天气过程的2013年8月11至17日一周进行数值模拟,采用2013年500 m分辨率的MODIS数据更新土地覆盖资料,依据城镇比例将城市下垫面进一步分类为高中低3种类型,以此研究长三角城市群非均匀性对区域热岛效应的影响。结果表明:长三角城市群近地面气象要素场对城市下垫面的非均匀性比较敏感,平均热岛强度、干岛强度和风速衰减相较于不考虑城市非均匀性分别减小了16.41%、20.04%和6.25%;受背景风场影响,白天城市群的热岛强度弱于夜晚,均有向下游扩展现象,且内陆城市的热岛强度和干岛强度较沿岸区域更强;相比于均匀城市下垫面试验,考虑非均匀城市影响后,整体热岛强度和干岛强度减弱;白天垂直热岛环流结构明显,整体可以伸展至2 km高度,在东南风背景下,热岛上游高密度城市的热岛环流会抑制下游热岛环流发展,考虑城市非均匀性后,上游效应更显著;热岛强度受非均匀性影响在傍晚和夜间最高减弱可达0.2℃,且进入较强热岛的时间会推迟,维持时间也将缩短。因此,忽略城市下垫面的非均匀性,可能会高估区域热岛效应。 相似文献
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地面强风可直接造成人员伤亡和经济损失,严重影响出行安全、工农业生产等社会秩序。强风的发生与天气系统和复杂下垫面的共同作用密切相关,在城市区域尤为明显。受数值模拟技术和计算资源的限制,对实际天气条件下大范围城区的强风现象进行建筑物分辨率的大规模数值模拟研究仍是一个挑战。本研究利用中尺度气象模式嵌套流体计算动力模式的超高分辨率局地气象预报系统,对强冷空气过程造成广州市区的一次强风事件进行数值模拟,深入探讨强风的精细结构和形成机制。结果表明,伴随着强冷空气入侵,广州市区的平均风速和风场高频扰动均明显增强,且在城市冠层顶尤为明显,呈现区域不均匀的三维结构,数值模拟与地面观测相一致。较大范围的强风速和阵风主要出现在建筑物较为低矮的老城区上空,并持续影响下游河道等开阔区域。在高层建筑密集的新城区,虽然整体风速明显减弱,但能在平行风向的街道狭管和下游区域形成局地强风。特别是,超高层建筑群引起显著的垂直环流,导致强风扰动向下传播,造成最大风速达8 m s?1的地面局地强风,阵风指数接近2。上游建筑群引起的风场扰动呈现大尺度湍流结构,能沿着平均气流传播影响数公里之远的下游地区。当风场扰动经过广州塔等单体超高层建筑时,可在其两侧绕流区再次加强,形成局地强风。局地强风和阵风还出现在垂直于风向排列的沿江高层建筑群的侧边,与建筑屏风的阻挡效应和缺口溢出有关。研究结果促进认识城市强风的时空特征和物理机制,有助于提升城市气象的精细化预报水平。 相似文献
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集合预报初始扰动能否准确反映预报误差的结构特征是决定区域集合预报质量的关键因素之一。本文针对GRAPES区域数值预报模式,发展设计了一种基于资料同化思想的混合尺度初始扰动构造新方案。该方案以全球大尺度信息为背景场,区域模式预报作为观测资料,借助GRAPES三维变分同化系统,将高质量的全球大尺度信息与区域模式预报中质量较高的中小尺度信息有效融合,构造混合尺度区域集合预报初始扰动,并通过个例试验和批量试验,比较分析了新方案和原区域集合预报的性能。试验结果表明,基于资料同化构造的初始扰动能够有效融合全球大尺度信息和中小尺度天气系统的信息,其降水概率预报更具参考价值。总体上看,区域集合预报混合初始扰动新方案能够较好地改进区域集合预报质量,尤其是对高度场和温度场效果更为显著,但对风场的集合预报性能影响略小。 相似文献