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1.
本文在对实际气流进行动力学分析的基础上,着重考虑了湍流粘性应力及大气层结的作用,应用描写纬向剖面内西风气流越经青藏高原的二维模式,模拟实际高原边界层内纬向涡旋的形成及其脱体东移的过程,以及由此引起的纬圈环流的变化,等等。 相似文献
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边界层动力"抽吸泵"对青藏高原低涡的作用 总被引：13，自引：1，他引：12
考虑热带气旋类青藏高原低涡为受加热和摩擦强迫并满足热成风平衡的轴对称涡旋系统,通过求解线性化柱坐标系中涡旋模式的初值问题,分析了高原边界层动力"抽吸泵"对高原低涡结构及发展的作用,得出了特定热力、动力作用下高原低涡水平流场和垂直流场的典型结构特征,并讨论了低涡发展与边界层抽吸作用的关系.结果表明:高原上较强的边界层动力"抽吸泵"作用对高原低涡的流场结构及发展有重要影响.当边界层动力"抽吸泵"表现为"抽"的效应时,有利于边界层中对流活动的发展;反之表现为"吸"的效应时,有利于边界层以上的高原低涡的加强. 相似文献
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本文利用已建立的三维非静力中－β尺度动力学预报模式［1］以1996—3—31和6—1为实例，模拟研究关中地区地形的动力和热力效应对边界层结构的影响。模拟结果表明：起伏地形对垂直流场及低层风场影响较大；迎风坡空气抬升，背风坡空气下沉；层结稳定时易形成背风波，层结不稳定时，在背风波和水平温度梯度（地表性状不同）的共同作用下，在地形边界处易形成局地环流；除迎风坡空气抬升和背风坡引起上升运动外，还有地形加热引起的上升运动，它们对于水汽、能量等的垂直输送起着重要作用。 相似文献
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黑河绿洲区不均匀下垫面大气边界层结构的大涡模拟研究 总被引：11，自引：4，他引：7
采用RAMS模式中大涡模拟的方法,加入高分辨率的植被和土壤资料,模拟了黑河（张掖地区）不均匀下垫面条件下大气边界层演变过程。分析了模拟的地表通量、边界层的平均结构和湍流二阶量,并用黑河试验的观测资料检验了模式的模拟性能。结果表明,模拟的平均结构较好地展现了不均匀下垫面条件下边界层内从稳定层结到混合层发展,夹卷层形成,底层逆温层出现,混合层过渡到残留层等的演变过程,呈现出了从初始的稳定边界层发展到对流边界层,最后又形成夜问稳定边界层的日变化规律。湍流二阶量的分析显示,在非均匀下垫面条件下边界层内湍流二阶量的垂直分布与边界层的发展相对应,白天湍流二阶量出现两个峰值,分别位于近地层和混合层顶。与观测资料和现有研究的对比表明,RAMS中陆面模块（LEAF）地表参数不能较好地反映黑河地区的植被特征,模拟的白天地表感热和潜热通量偏小,气温白天偏低、夜间偏高,相对湿度也有偏差。 相似文献
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江淮切变线形成过程的数值分析 总被引：2，自引：1，他引：2
本文内容分两部分: 1.对一次江淮切变线形成过程中一些物理量的演变作了计算并分析,讨论了这些量变化的原因,着重讨论了地形某些动力作用的贡献,作者强调地形边界的摩擦效应对局部环流演变的影响。 2.应用一层和三层准无辐散模式进行了理想的和实际的初始流场的数值预报试验,得到能反映出实际切变线形成过程特点的一些结果。 相似文献
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北京稳定天气条件下城市边界层环流特征数值研究 总被引：4，自引：0，他引：4
采用科罗拉多大学和MRC／ASTER共同开发的区域大气模拟系统（RAMS）对北京地区稳定天气条件下的个例进行数值模拟，通过对数值模拟结果与观测事实的比较以及敏感性试验，分析了北京城市边界层环流特征和环流影响因子在环流发展过程中的作用。结果表明：①在山谷风环流和热岛环流相互作用下形成了北京城市边界层流场特有的局地环流。②热岛中心在决定边界层环流的辐合区位置上起相对较大的作用，边界层环流的强度和发展高度由山谷风强度和热岛强度共同决定。 相似文献
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三维层结流中地形上空湍流边界层结构特征研究 总被引：3，自引：2，他引：1
利用中尺度数值模式ARPS,在理想条件下研究了旋转、地表摩擦的共同作用下,均匀来流条件下,三维层结大气中地形上空及其边界层结构特征.重点讨论了不同的山地流动Fr数、不同上游来流方向情况下,山地流动及其边界层的特征.在大气稳定层结条件下,山地流动具有上游阻挡、下游急流加速以及重力波破碎等流动特征,这些山地流动特征在柯氏力的影响下,均表现出了南北非对称性.当山地流动的Fr数增加(增加地形高度)时,山地流动的南北急流增强,由于柯氏力的影响,南侧急流的增幅更为显著,流动的南北非对称性增强.在干过程山地流动中,由急流所导致的强烈的垂直风切变,是湍流边界层产生和发展的直接决定因素. 相似文献
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我国北方地区一次沙尘暴天气特征分析 总被引：1，自引：0，他引：1
使用美国大气中心6h一次的NCEP再分析格点资料(1.0°×1.0°)对2002年3月18—22日发生在我国北方的大范围沙尘暴天气成因进行分析。从环流形势、物理量诊断、高空急流等方面进行研究分析,结果表明:蒙古气旋是这次沙尘暴天气的主要影响系统,这次气旋发生发展在斜压区,气旋的发展阶段温度平流作用明显。沙尘暴过程主要是由气旋冷锋及锋后地面大风触发的,地面大风的形成与气旋发展、锋后冷平流及高空急流动量下传有关。 相似文献
12.
The effect of baroclinicity on vortex axisymmetrization is examined within a two-layer dynamical model.Three basic state vortices are constructed with varying degrees of baroclinicity：（i） barotropic,（ii） weak baroclinic,and （iii） strong baroclinic.The linear and nonlinear evolution of wavenumber-2 baroclinic disturbances are examined in each of the three basic state vortices.The results show that the radial propagating speed of the vortex Rossby wave at the lower level is larger with the stronger baroclinicity,resulting in a faster linear axisymmetrization process in the stronger baroclinic vortex.It is found that the nonlinear axisymmetrization process takes the longest time in the strongest baroclinic vortex among the three different basic vortices due to the weaker kinetic energy transfer from asymmetric to symmetric circulations at the lower level.A major finding in this study is that the same initial asymmetric perturbation can have different effects on symmetric vortices depending on the initial vortex baroclinicity.In numerical weather prediction models,this implies that there exists a sensitivity of the subsequent structural and intensity change solely due to the specification of the initial vertical shear of the tropical cyclone vortex. 相似文献
13.
针对2001年4月上旬一次蒙古气旋发展过程中的地形因素进行了观测和模拟研究, 结果表明:依据低层冷空气是否越过阿尔泰—萨彦岭山地产生气旋冷锋, 蒙古气旋的发生发展过程可以划分为触发和发展两个阶段。在气旋的发展阶段, 斜压不稳定是其主要强迫机制。伴随地形对低层冷空气阻滞程度的变化, 蒙古气旋经历了从缓慢发展到剧烈加强的过程。阿尔泰—萨彦岭山地通过对低层冷空气的阻滞使山地上空等熵面更为陡立, 加强了对流层低层的斜压强迫, 从而使斜压强迫的涡度增长向低层聚集, 导致气旋发展强度增强。阿尔泰—萨彦岭山地及其南侧形成的峡谷地形对低空急流的位置、范围、强度及演变过程具有较重要影响。另外, 对流层高层位涡平流也是气旋发展的一个强迫因素, 但其影响较小。 相似文献
14.
Spatio-Temporal Surface Shear-Stress Variability in Live Plant Canopies and Cube Arrays 总被引：3，自引：2，他引：1
Benjamin Walter Christof Gromke Katherine C. Leonard Costantino Manes Michael Lehning 《Boundary-Layer Meteorology》2012,143(2):337-356
This study presents spatiotemporally-resolved measurements of surface shear-stress τ
s in live plant canopies and rigid wooden cube arrays to identify the sheltering capability against sediment erosion of these
different roughness elements. Live plants have highly irregular structures that can be extremely flexible and porous resulting
in considerable changes to the drag and flow regimes relative to rigid imitations mainly used in other wind-tunnel studies.
Mean velocity and kinematic Reynolds stress profiles show that well-developed natural boundary layers were generated above
the 8 m long wind-tunnel test section covered with the roughness elements at four different roughness densities (λ = 0, 0.017, 0.08, 0.18). Speed-up around the cubes caused higher peak surface shear stress than in experiments with plants
at all roughness densities, demonstrating the more effective sheltering ability of the plants. The sheltered areas in the
lee of the plants are significantly narrower with higher surface shear stress than those found in the lee of the cubes, and
are dependent on the wind speed due to the plants ability to streamline with the flow. This streamlining behaviour results
in a decreasing sheltering effect at increasing wind speeds and in lower net turbulence production than in experiments with
cubes. Turbulence intensity distributions suggest a suppression of horseshoe vortices in the plant case. Comparison of the
surface shear-stress measurements with sediment erosion patterns shows that the fraction of time a threshold skin friction
velocity is exceeded can be used to assess erosion of, and deposition on, that surface. 相似文献
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地形上空边界层流中低层锋面结构的理论研究 I：冷锋、均匀地转流 总被引：3，自引：1，他引：2
文中利用一个包含地形、边界层摩擦作用的二层锋面简化模型 ,讨论了地形、边界层对冷锋锋面结构、环流的动力学影响作用问题。冷锋的倾斜主要与冷锋暖区的地转流分布、锋面移动速度、锋面与地形的相对位置有关。当冷锋位于迎风坡时 ,其坡度减小 ,位于背风坡时 ,其坡度增大。在静止冷锋存在两类不同的环流系 ,即位于大气低层、地面锋附近的反时针环流系和远离地面锋的顺时针环流系。静止冷锋位于背风坡 ,其冷域中的这支闭合环流增强 ,范围增大 ,而位于冷锋界面上的环流转向点沿锋面上移 ,暖域中沿锋面的暖空气运动范围变大。当静止冷锋位于迎风坡时 ,结果相反。冷锋移动较慢时 ,其冷域远离地面锋的这支顺时针环流主体可被地形完全阻塞在迎风坡。当静止冷锋移离地形时 ,由于地形作用可在锋面暖域、地形下游形成一个背风槽。地形对锋区的垂直运动影响主要通过地形与边界层共同作用 ,改变锋区流场辐合辐散的分布及地形强迫抬升两条途径实现。由于边界层摩擦的辐合作用 ,在地面冷锋的前缘可形成一支范围较窄、强度较大的上升运动带 ,当冷锋位于迎风坡时 ,其强度增强 ,当冷锋位于背风坡时 ,其强度减弱。当冷锋位于背风坡时 ,在暖区沿锋面上升的暖空气运动范围增大 ,可以出现沿锋面相间隔的多个上升区 相似文献
16.
Summary Numerical experiments are performed for inviscid flow past an idealized topography to investigate the formation and development of lee mesolows, mesovortices and mesocyclones. For a nonrotating, low-Froude number flow over a bell-shaped moutain, a pair of mesovortices form on the lee slope move downstream and weaken at later times. The advection speed of the lee vortices is found to be about two-thirds of the basic wind velocity, which is due to the existence of a reversed pressure gradient just upstream of the vortices. The lee vortices do not concur with the upstream stagnation point in time, but rather form at a later time. It is found that a pair of lee vortices form for a flow withFr=0.66, but take a longer time to form than in lower-Froude number flows. Since the lee vortices are formed rather progressively, their formation may be explained by the baroclinically-induced vorticity tilting as the mountain waves become more and more nonlinear.A stationary mesohigh and mesolow pressure couplet forms across the mountain and is produced in both high and low-Froude number flows. The results of the high Froude number simulations agree well with the classical results predicted by linear, hydrostatic mountain wave theory. It is found that the lee mesolow is not necessarily colocated with the lee vortices. The mesolow is formed by the downslope wind associated with the orographically forced gravity waves through adiabatic warming. The earth's rotation acts to strengthen (weaken) the cyclonic (anticyclonic) vortex and shifts the lee mesolow to the right for an observer facing downstream. The cyclonic vortex then develops into a mesocyclone with the addition of planetary vorticity at later times. For a flow over a steeper mountain, the disturbance is stronger even though the Froude number is kept the same.For a southwesterly flow past the real topography of Taiwan, there is no stagnation point or lee vortices formed because the impinging angle of the flow is small. A major mesoscale low forms to the southeast of the Central Mountain Range (CMR), while a mesohigh forms upstream. For a westerly flow past Taiwan, a stagnation point forms upstream of the mountain and a pair of vortices form on the lee and move downstream at later times. The cyclonic vortex then develops into a mesocyclone. A mesolow also forms to the southeast of Taiwan. For a northeasterly flow past Taiwan, the mesolow forms to the northwest of the mountain. Similar to flows over idealized topographies, the Taiwan mesolow is formed by the downslope wind associated with mountain waves through adiabatic warming. A conceptual model of the Taiwan southeast mesolow and mesocyclone is proposed.With 16 Figures 相似文献
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凝结潜热对锋生的影响 总被引：1，自引：2，他引：1
本文在二维半地转峰生模式中，考虑了水汽凝结加热和边界层抽吸作用对锋生及越锋环流的影响。水汽凝结加热考虑了大尺度凝结加热和对流凝结加热两种方式。计算结果表明：水汽凝结加热和边界层抽吸对峰区环流具有显著的作用，凝结加热使锋生加快，使锋区上升运动倍增，并使其水平尺度明显减少。边界层抽吸作用也使垂直环流加强。现在 相似文献
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地形影响的飞机颠簸及其数值仿真实验 总被引：1，自引：1，他引：1
首先利用中尺度数值模式ARPS模拟气流过山生成飞行数值仿真所需要的风场，然后利用飞机载荷因数变量方程进行飞机飞行的数值仿真试验。研究结果表明，气流过山产生的山脉重力波由于风切变临界层破碎，一方面能在对流层产生较强的湍流引起晴空飞机颠簸，另一方面也能在山脉背风面产生强烈下坡风，背风转子环流及低空湍流，影响飞机的起飞和着陆。揭示了飞机在过山脉地形背风面所产生的大气湍流中飞行时引起飞机颠簸的物理机制，有助于增强飞机颠簸的预测能力和飞行气象保障能力。 相似文献
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次级环流在台风的发展和维持中起着重要作用,基于梯度风平衡的Sawyer Eliassen（SE）方程常用于台风次级环流的诊断。然而梯度风平衡关系在台风边界层及边界附近有较大误差,这导致SE方程求解出的次级环流在边界层也会有较大误差。本文在梯度风平衡方程中保留包含径向摩擦力项在内的超梯度力项,得到包含超梯度力作用的SE方程,从方程形式上看超梯度力主要是通过调节与斜压性相关的系数来影响次级环流的。对“森拉克”（2008）台风次级环流的诊断结果显示,在不人为改变边界层流场结构的情况下,新的SE方程能显著改善次级环流的求解效果,避免眼墙外侧边界层附近的虚假对流并且减小虚假入流。 相似文献