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将模式NP-89的陆面过程参数化方法应用到北京大学的三维复杂地形中尺度数值模式中, 得到了一个较理想的三维陆面过程及边界层模式, 利用这个改进的三维模式对20 km×20 km范围的山丘地形的陆面过程及边界层特征进行了数值模拟。模拟结果表明, 由于地形阻挡所造成山后的湍流较山前强, 进而造成近地面温度梯度和感热支出小, 最终造成山后的温度比山前的温度明显偏高; 而且随着山高的增加, 这种现象更加明显, 即该模式对山丘地形条件下的陆面过程和大气边界层特征具有较强的模拟能力; 模拟结果合理, 对研究过山气流形成机制、起伏地形大气边界层物理特征和污染物的扩散具有理论和应用价值。 相似文献
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三维山体过山气流流场特征的数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
采用高阶矩湍流闭合方案，建立了一个细网格、高分辨率、三维非静力ＰＢＬ数值模式，并由其模拟了三维山体条件下的流场结构和湍流场特征。为反映数值模拟结果的可靠性，对中性条件下三维山体流场进行了风洞试验。与数值模拟结果对比分析表明，数值计算与风洞试验结果有较好的一致性；使用该模式模拟山体条件下的流场结构能取得较好的结果；将模拟结果作为随机游动扩散模式的三维风场及湍流场资料输入，为复杂地形条件下大气污染的研 相似文献
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引言大气边界层内的流场分布受下垫面影响程度较大,不仅扩大了边界层的垂直范围,而且对近地面层盛行风场、温度场及降水分布都有明显影响。这为气象和环保的研究工作带来了许多问题。流场的研究和分析一直是国内外气象工作者关心的课题,尤其边界层内的流场分布特征。全面掌握较大范围的低空流场特征分布,不仅与我们预报局地降水有密切关系,而且对大气中的环境污染物输送、扩散等有重要影响,也可为数值预报模式中下垫面初值设计方案提供一定的参考。因此,研究我国低空流场的分布特征具有重要的实际意义。我国曾出版过常规标准层的平均… 相似文献
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大气边界层物理与大气环境过程研究进展 总被引：3，自引：2，他引：1
总结了近5年来中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室(LAPC)在第二代超声风速温度仪研制、城市边界层研究、复杂地形大气边界层探测与数值模拟、湍流机理研究、大气污染模式发展与应用等领域的主要进展,其中,第二代超声风速温度仪的野外对比测试结果表明其主要性能完全达到了国际先进水平;北京城市化发展使得北京325 m气象塔周边近地面流场已经具备了典型城市粗糙下垫面的流场特征,近地面夏季平均风速呈现非常明显的逐年递减趋势;北京沙尘暴大风时期湍流运动主要是小尺度湍涡运动,而大风的概率分布偏离高斯分布,风速较大的一侧概率分布呈指数迅速衰减,大风中风速很大的部分具有分形特征;珠穆朗玛峰北坡地区两次综合强化探测实验是迄今为止在青藏高原大型山地中实施的针对山地环流和物质／能量交换最为全面和连续的大气过程探测实验;白洋淀地区的观测研究表明,非均匀边界层具有一般边界层不具备的特点,无论是边界层结构还是湍流输送方面,水、陆边界层之间存在一定的差异,凸显其地表非均匀性的作用;为了解决不同尺度、不同类型的大气污染问题和实际应用,研制或发展完善了多套大气污染模式系统,包括全球大气化学模式、区域大气污染数值模式、城市大气污染数值模式和微小尺度(如街区尺度)范围内污染物输送扩散模式。 相似文献
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三维非静力二阶闭合PBL模式的初步研究 总被引：1，自引：0，他引：1
采用二阶距湍流闭合方案，建立了一个复杂地形下的三维非静力边界层预报模式。通过该模式，细致了模拟了北京地区的风、温时空变化和湍流场变化。结合地面、探空和气象塔的实测资料，进一步研究了该方案在三维空间上对平均场和湍流场的预报模拟效能。结果表明该模式能较好地进行平均量和湍流量的模拟和预报。 相似文献
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青岛地区边界层结构的数值模拟 总被引：8，自引：1，他引：8
本文建立了一个非静力的三维细网格边界层模式，对青岛地区复杂下垫面条件下的边界层结构和湍流特征作了数值模拟，模式采用能量闭合方案，舍弃了静力近似，以提高空间分辨率和模式精度。模拟以实测资料为初始输入，对该地区风场和湍流场作了较细致的模拟分析，与观测资料相比，结果合理地一致。结果表明了陡峭地形和不规则海岸线对局地风场和湍流场影响很大。 相似文献
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Monte-Carlo 法模拟复杂地形对扩散的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
不考虑边界层中层结作用，引入Kao得到的复杂地形中的平均流场分布和近十年来PBL实验和理论研究导出的新的湍流统计量参数化关系，本文用Monte-Carlo模式模拟了复杂地形对扩散的影响，结果表明:地形的影响主要是迎风坡抬升和背风坡下沉；陡峭地形和平缓地形的影响不完全相同；在陡峭地形和大的平缓地形的背风坡能够形成空腔区，空腔区内出现闭合的浓度中心，且地形越陡峭，闭合浓度中心的范围越大；大地形对扩散的影响可以掩盖其下风方小地形的影响。 相似文献
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Youngseob Kim Karine Sartelet Jean-Christophe Raut Patrick Chazette 《Boundary-Layer Meteorology》2013,149(1):105-132
Meteorological modelling in the planetary boundary layer (PBL) over Greater Paris is performed using the Weather Research and Forecast (WRF) numerical model. The simulated meteorological fields are evaluated by comparison with mean diurnal observational data or mean vertical profiles of temperature, wind speed, humidity and boundary-layer height from 6 to 27 May 2005. Different PBL schemes, which parametrize the atmospheric turbulence in the PBL using different turbulence closure schemes, may be used in the WRF model. The sensitivity of the results to four PBL schemes (two non-local closure schemes and two local closure schemes) is estimated. Uncertainties in the PBL schemes are compared to the influence of the urban canopy model (UCM) and the updated Coordination of Information on the Environment (CORINE) land-use data. Using the UCM and the CORINE land-use data produces more realistic modelled meteorological fields. The wind speed, which is overestimated in the simulations without the UCM, is improved below 1,000 m height. Furthermore, the modelled PBL heights during nighttime are strongly modified, with an increase that may be as high as 200 %. At night, the impact of changing the PBL scheme is lower than the impact of using the UCM and the CORINE land-use data. 相似文献
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山地露天矿自然通风风流与湍流结构的数值模拟 总被引：4，自引：2，他引：4
利用建立的三维非力能量闭合的大气边界层数值模式，研究了中性层结条件下某露天矿自然通风的风流和湍流结构特征及影响因子。研究表明：坑内水平风场在坑底或采壁处受地形的影响很大，在矿采深与开口宽度比较小或者来流风速随高度的切变不大时，坑内气流为平直型，有利于通风；反之坑内则形成环流，且在环流范围内较大的湍能，不利于通风，易产生高浓度的污染物。本模式模拟的结果还与风洞模拟和高阶闭合模式模拟的结果作了检验比较 相似文献
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深凹露天矿内复环流和高湍能区的三维细网格非静力模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
建立了一个准定常的三维非静力能量闭合的PBL模式模拟了深凹露天矿内复环流和高湍能区。针对露天矿具有范围小、地形复杂的特点,放弃了静力近似的假定,且采用了在复杂地形下应用较好的能量闭合方案,采用细网格系统对一个水平只有2 km×2 km的实际矿区进行了模拟,并将结果与同样条件下的风洞试验结果进行了比较。结果表明,矿坑的开口宽度与深度比和来流的性质对坑内气流和湍流情况有了较大影响。 相似文献
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EXPERIMENT ON THE FORECAST OF CHARACTERISTIC QUANTITIES OF ATMOSPHERIC TURBULENCE BY MESOSCALE MODEL MM5* 
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下载免费PDF全文 In nested nonhydrostatic mesoscale model MM5,the characteristic quantities of atmospheric turbulence,i.e.,the standard deviations of the turbulent fluctuated speeds for three directions in PBL are computed by Mellor-Yamada's level 2.5 closure scheme.The magnitudes and the vertical profiles of these quantities computed from the model are closely connected with temperature and wind speed profiles as well as the type of the ground with a significant diurnal variation,and are in agreement with known magnitudes and regularities in different stratification conditions.Hence the method in this paper is reasonable and convincible.Their horizontal distribution depends on the horizontal distribution of the stratification.The method of predicted characteristic quantities of turbulence from mesoscale model in this paper can be used in the problem of atmospheric diffusion and atmospheric environment. 相似文献
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EXPERIMENT ON THE FORECAST OF CHARACTERISTIC QUANTITIES OF ATMOSPHERIC TURBULENCE BY MESOSCALE MODEL MM5 下载免费PDF全文
下载免费PDF全文 In nested nonhydrostatic mesoscale model MM5,the characteristic quantities of atmosphericturbulence,i.e.,the standard deviations of the turbulent fluctuated speeds for three directions inPBL are computed by Mellor-Yamada's level 2.5 closure scheme.The magnitudes and the verticalprofiles of these quantities computed from the model are closely connected with temperature andwind speed profiles as well as the type of the ground with a significant diurnal variation,and are inagreement with known magnitudes and regularities in different stratification conditions.Hence themethod in this paper is reasonable and convincible.Their horizontal distribution depends on thehorizontal distribution of the stratification.The method of predicted characteristic quantities ofturbulence from mesoscale model in this paper can be used in the problem of atmospheric diffusionand atmospheric environment. 相似文献
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复杂下垫面地域边界层结构的三维细网格数值模拟 总被引：8，自引：0，他引：8
建立了一个可供复杂下垫面地域使用的非静力的三维细网格边界层模式，就复杂下垫面条件下的边界层结构和湍流特征作了以实例为对照的数值模拟试验，模式采用能量闭合方案，舍弃了静力近似。以实测资料为初台输入，同时还做了一些数值试验，分别获得了采用静力与非静力模式和不同闭合方案对ＰＢＬ模型的结果。 相似文献
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将Gifford和Legg使用的拉氏动力学技巧从地面层延伸到行星边界层(PBL),讨论了平均风和湍流的垂直非均匀性以及大气稳定度对中尺度扩散特征的影响,得到了它们之间的解析表达式,理论结果与野外实测资料之间有较好的一致性.本文结果表明,经典的湍流统计理论不能直接用来研究中尺度范围的扩散,要合理地考虑动力学因子的影响. 相似文献
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WRF模式中QNSE方案的湍流长度尺度系数的调整试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
边界层参数化方案中湍流混合对数值模拟起着重要的作用,湍流混合作用的恰当描述对于温度、湿度、风场以及降水的准确模拟至关重要。我国长江中下游流域人口密集,暴雨灾害频发,很有必要寻找一种适合该地区降水模拟的边界层参数化方案。本文运用WRF（Weather Research and Forecasting）中尺度数值模式,以QNSE（Quasi-Normal Scale Elimination）边界层参数化方案为基础,将其中湍流混合长度尺度系数调整为可变参数。本文将Noh et al.（2003） 提出的Prandtl公式与Janji?提出的修正湍流长度尺度系数的方法相结合,通过考虑非局地项的强迫、地表稳定度与边界层高度对湍流长度尺度系数的影响,强调大气的动力结构特征与热力结构特征对湍流混合的共同影响,从而提高QNSE边界层参数化方案在不同地理环境下的模拟能力。文章通过进行长江中下游地区的典型暴雨试验,将调整参数后的QNSE方案与原方案进行比较,重点分析调整参数后的方案与原方案对关键基本气象要素场、边界层结构特征以及降水的模拟能力,并将模拟结果与观测结果进行对比,结果表明:调整参数后的方案一定程度上改进了地表温度、边界层结构以及降水的模拟效果。进一步研究表明,调整参数后的方案主要通过改变边界层混合缓解水汽混合比、位温模拟方面的误差。 相似文献
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An efficient, pianetary boundary layer (PBL) model is developed and validated with empirical data for applications in general circulation models (GCMs). The purpose of this PBL model is to establish the turbulent surface fluxes as a function of the principal external PBL parameters in a numerically efficient way. It consists of a surface layer and a mixed layer matched together with the conditions of constant momentum and heat flux at the interface. An algebraic solution to the mean momentum equations describes the mixed-layer velocity profile and thus determines the surface wind vector. The velocity profile is globally valid by incorporating the effect of variable Coriolis force without becoming singular at the equator. Turbulent diffusion depends on atmospheric stability and is modeled in the surface layer by a drag law and with first-order closure in the mixed layer. Radiative cooling in the stably stratified PBL is considered in a simple manner. The coupled system is solved by an iterative method. In order to preserve the computational efficiency of the large-scale model, the PBL model is implemented into the GISS GCM by means of look-up tables with the bulk PBL Richardson number, PBL depth, neutral drag coefficient, and latitude as independent variables.A validation of the PBL model with observed data in the form of Rossby number similarity theory shows that the internal feedback mechanisms are represented correctly. The model, however, underpredicted the sensible heat-flux. A subsequent correction in the turbulence parameterization yields better agreement with the empirical data. The behavior of the principal internal PBL quantities is presented for a range of thermal stabilities and latitudes. 相似文献