共查询到20条相似文献，搜索用时 437 毫秒
1.
采用对数压力坐标系的大气热力、动力方程组，分析了由于城市的加热和摩擦作用，在大气层结不稳定情况下的热岛环流，给出了表征热岛基本特征的垂直运动，水平运动和温度场的空间结构，从理论上证实了热岛环流在不稳定城市边界层中存在的可能性，并得出了如下主要结论:(1) 垂直运动在市区是上升运动，在郊区是下沉运动，在低层z=150m处有一闭合中心；(2) 流场在市区上空呈一层波动，波谷在上风区，波峰在下风区，波长为城市半宽的4倍；(3) 地面的高温区出现在城市的下风区，且无逆温层出现。 相似文献
2.
Summary The effects of atmospheric boundary-layer stability on urban heat island-induced circulation are numerically and theoretically
investigated using a nonlinear numerical model (ARPS) and a two-layer linear analytical model. Numerical model simulations
show that as the boundary layer becomes less stable, a downwind updraft cell induced by the urban heat island strengthens.
It is also shown that as the boundary layer becomes less stable, both the height of the maximum updraft velocity and the vertical
extent of the downwind updraft cell increase. Hence, in the daytime with a nearly neutral or less stable boundary layer the
urban heat island-induced circulation can become strong, even though the urban heat island is weak. It is suggested that these
findings can be a mechanism for urban-induced thunderstorms observed in the late afternoon or evening with a nearly neutral
or less stable boundary layer. The boundary-layer stability affects the spatial distribution of scalar concentration through
its influencing urban heat island-induced circulation. Analytical results from a two-layer model with different boundary-layer
stabilities in the lower and upper layers are in general qualitatively consistent with the numerical simulation results, although
the low-level maximum vertical velocity does not change monotonically with lower-layer stability. 相似文献
3.
Numerical simulation of the anthropogenic heat effect on urban boundary layer structure 总被引：4，自引：1，他引：3
Y. Chen W. M. Jiang N. Zhang X. F. He R. W. Zhou 《Theoretical and Applied Climatology》2009,97(1-2):123-134
In this paper, several methods of incorporating anthropogenic heat release into the boundary layer are compared. The best scheme was one that included anthropogenic heat release in both the surface energy balance equation and the thermodynamic equations. In addition, it included diurnal variations and a distribution of heat based on building concentrations. We further investigated the influence of anthropogenic heat release on urban boundary layer structure and the urban heat island, and found that the contribution of anthropogenic heat release to the urban heat island is greatest in the evening and at night, and least at noon. The daily average contribution ratio of anthropogenic heat to urban heat island intensity in the winter is 54.5%, compared with just 43.6% in the summer. Anthropogenic heat strengthens the vertical movement of urban surface air flow, changing the urban heat island circulation. It also makes the urban boundary layer more turbulent and unstable, especially in the morning and evening. The degree of influence of anthropogenic heat release on local boundary layer structure depends on its importance to the surface energy budget. 相似文献
4.
为了研究风场对背风波的影响,针对边界层附近为弱稳定层结的背风波,建立了一个三维三层的理论模型和线性计算模式,分析了各层中风速和风向的变化对背风波特征的影响,揭示了气流过孤立山脉产生背风波的有利风场条件。结果表明：背风波的波长、振幅等特征对各层风速和风向的变化具有相当的敏感性,波长随着低、高层风速的增大而增大,随着中层风速的增大先减小后增大;振幅随着低、中层风速的增大先增大后减小,随着高层风速的增大而增大。此外,风速和上下层风向切变的增大均使背风波的形态逐渐由横波型转为辐散型,但是上下层风向的切变对背风波形态的影响比风速更为显著。 相似文献
5.
6.
夜间城市大气边界层和气溶胶的相互作用 总被引：5，自引：1，他引：5
本文利用能量闭合的二维非线性、非定常模式，结合地面热量平衡方程，研究了夜间城市边界层和气溶胶的相互作用问题。结果表明:气溶胶在夜间对大气低层起保温作用，对大气上层起冷却作用；使大气低层稳定度减小，上层稳定度增加；此外，气溶胶还能够削弱贴地逆温强度。在正常城市气溶胶污染情况下，气溶胶对城市热岛强度影响不大，但可使城市热岛环流稍有增加。夜间城市边界层对气溶胶的反馈作用使大气下层气溶胶浓度减小，上层气溶胶浓度增加。上述部分结论得到了在天津取得的城市热岛观测资料的直接验证。 相似文献
7.
In this analysis, the weather research and forecasting model coupled with a single-layer urban canopy model is used to simulate the climatic impacts of urbanization in the Beijing–Tianjin–Hebei metropolitan area, which has experienced significant expansion in its urban areas. Two cases examining current landscapes and the sensitivity test of urban areas replaced by cropland have been carried out to explore the changes in the surface air and atmospheric boundary structure. The impact of urbanization on annual mean surface air temperature has been found to be more than 1 °C in urban areas, and the maximum difference is almost 2 °C. The change in near-surface level temperature is most pronounced in winter, but the area influenced by urbanization is slightly larger in summer. The annual mean water vapor mixing ratio and wind speed are both reduced in the urban area. The effect of urbanization can only heat the temperature inside the urban boundary layer, below 850 hPa. The modeling results also indicate that the underlying surface thermal forces induced by the “urban heat island” effect enhance vertical air movement and engenders a convergence zone over urban areas. The convergence at low level together with the moisture increases in the layer between 850 and 700 hPa triggered the increase of convective precipitation. 相似文献
8.
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
9.
The New Canadian Urban Modelling System: Evaluation for Two Cases from the Joint Urban 2003 Oklahoma City Experiment 总被引：2，自引：1，他引：1
A new Canadian numerical urban modelling system has been developed at the Meteorological Service of Canada to represent surface and boundary-layer processes in the urban environment. In this system, urban covers are taken into account by including the Town Energy Balance urban-canopy parameterization scheme in the Global Environmental Multiscale meteorological model. The new modelling system is run at 250-m grid size for two intensive observational periods of the Joint Urban 2003 experiment that was held in Oklahoma City, U.S.A. An extensive evaluation against near-surface and upper-air observations has been performed. The Town Energy Balance scheme correctly simulates the urban micro-climate, more particularly the positive nighttime urban heat island, and also reproduces the “cool” island during the morning but does not succeed in maintaining it during all of the daytime period. The vertical structure of the boundary layer above the city is reasonably well simulated, but the simulation of the nocturnal boundary layer is difficult, due to the complex interaction with the nighttime southerly low-level jet that crosses the domain. Sensitivity tests reveal that the daytime convective boundary layer is mainly driven by dry soil conditions in and around Oklahoma City and that the nighttime low-level jet reinforces the urban heat island in the first 300m through large-scale advection, leading to the development of a less stable layer above the city. 相似文献
10.
11.
复杂山区上空垂直速度场和热力对流活动的理想数值模拟 总被引：2，自引：1，他引：2
利用英国气象局高分辨率的边界层数值模式BLASIUS,针对中国西北一个复杂山区进行了一系列的理想数值模拟,分析了在不同天气条件下山区上空的垂直速度场分布和对流特征以及地形对热力对流活动的影响,同时讨论了与地形有关的对流触发机制。模式结果表明,复杂山区的垂直运动在稳定层结和风速较大的情况下较易预测,而在中性层结下,山区上空的垂直运动分布随机性强。在Froude数小于0.5的条件下,气流往往被山峰阻塞而在迎风坡造成地形强迫和辐合性抬升,从而易在迎风坡触发深对流活动;在背风坡则由于迎风坡的绕流重新辐合而造成垂直运动。绕流的辐合是触发深对流活动的另一重要因子。在大风或Froude数较大的条件下,地形重力波容易在山地下游被激发。地形重力波与对流活动的相互影响在模式中清楚可见。在适当的条件下,重力波除了可以与对流活动相耦合从而使气团上升到更高的高度外,重力波的走向很可能会影响到深对流系统的传播路径。研究还发现稳定度对相邻两条对流线之间的距离长短也有影响。稳定度较小时,相邻两条对流线之间的平均宽度趋向变大而单个对流线的强度也相应变大。定量化的结论和理论升华值得进一步的数值模拟研究。 相似文献
12.
13.
本文利用WRF（V3.9.1）模式中耦合Noah/SLUCM方案作为Control试验,研究了土地利用类型（Md04试验）、陆面过程（NoUCM试验）和湖泊（Nolake试验）对城市热岛强度及昆明城市气象要素水平、垂直的时空分布影响。主要结论如下:（1）四个试验城市热岛强度的平均日变化趋势相似,白天城市热岛强度较弱、夜间较强,在20时（北京时,下同）左右达到最大值。城市冠层（湖泊）对城市热岛有较明显的减（增）温,Control-NoUCM（Nolake）试验中,平均日最大差值为?0.79°C（+1.07°C）。（2）从能量平衡方程分析Control-Md04试验,感热（潜热）通量的差值为+46.18（?79.71）W m?2,潜热通量释放大于感热通量的绝对值。Control-NoUCM试验中,感热（潜热）通量的差值为?40.88（+29.60）W m?2;因NoUCM试验未考虑几何建筑物储热与遮挡,太阳辐射大部分被地表所吸收,导致感热通量偏大。（3）四种试验中,15（07）时边界层高度达到最大（小）值。NoUCM（Nolake）试验中城市边界层高度分别降低103 m（32 m）左右,而Md04试验中城市边界层高度增加102 m左右。（4）湖泊（滇池）对城市热岛环流影响的试验表明,湖泊上空垂直运动较弱,但水平方向湖陆风较大,这有利于向城市输送水汽,增加干空气湿度,使城市中空气的水汽含量增加,同时增大潜热能量释放,降低感热通量,减小了垂直温度梯度。 相似文献
14.
BECAPEX科学试验城市建筑群落边界层大气环境特征及其影响 总被引：9，自引：1，他引：9
20 0 1～ 2 0 0 3年在北京实施了大气边界层动力、热力、化学综合观测试验 (BECAPEX ,BeijingCityAtmosphericPollutionObservationFieldExperiment) ,获取了北京城市大气动力和大气化学三维结构图像。综合观测试验分析研究发现 ,城市区域呈非均匀次生尺度热岛分布 ,并伴随着城市次生尺度环流 ,影响了局地空气污染物分布特征。MODIS卫星遥感 地面观测资料经过变分分析 ,可发现北京城市空气污染与周边区域影响源有密切关系 ,并影响城市群落环境气候特征 ,导致该区域日照、雾日、低云量和能见度呈显著年代际变化趋势。 相似文献
15.
珠三角城市环境对对流降水影响的模拟研究 总被引：6，自引：2，他引：4
采用具有2 km分辨率的中尺度气象模式WRF及其耦合的单层城市冠层模式,以及Thompson云微物理方案,针对广州市附近发生的一次对流风暴过程,模拟研究了城市环境包括城市地表性质变化、城市空气污染可能引起的云粒子浓度增大现象对对流降水发展的影响问题.结果表明城市地表引起的热岛和干岛效应,可造成城市边界层高度升高,有利于城区附近辐合流场形成和不稳定能量增大.模拟结果显示,城市地表作用可在广州市南北各形成一个对流有效位能CAPE增大的辐合区,模拟对流降水回波起始发展于这些具有高不稳定能量的辐合区,并与观测雷达回波特征相一致,反映出城市地表对对流的起始发展及其发生位置有更直接作用.对流发展起来后,敏感试验反映出高云粒子浓度 (污染) 情形中有更多降水形成,降水增多可达20%以上.诊断分析发现降水增多与对流云中有更多雨水及过冷却云水形成有关系.增多的云水雨水通过相应的由于潜热释放增加引起的强上升运动被传送到较高层次,引起云中冻结过程及液态水和冰相物质之间的相互作用增强,从而导致更多冰相物质形成、降落地面降水增多. 相似文献
16.
中国地区城市热岛环流研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
城市热岛环流是由城市热岛激发的、存在于边界层的局地环流。这一环流常影响城市区域污染物的扩散及城市降水,是城市气象学的重点研究对象。在过去30多年间,中国城市热岛环流的研究不断取得突破,研究成果丰富。为了今后更有效地开展相关研究,本文从观测分析、理论与数值模拟研究两方面,回顾并总结了我国在热岛环流研究方面取得的成果,包括热岛环流的时空特征、产生机制,以及热岛环流与其他局地环流的相互作用。此外,本文总结了热岛环流对城市及其周边地区污染物水平和垂直分布的影响。 相似文献
17.
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
18.
19.
S. Casadio A. Di Sarra G. Fiocco D. Fuà F. Lena M. P. Rao 《Boundary-Layer Meteorology》1996,79(4):375-391
Convective plume patterns, characteristic of clear sky and light wind daytime boundary layers over land, were observed for two nights with a tri-axial Doppler sodar operated in the central area of Rome during the summer of 1994. An urban heat island effect, combined with a continuation of a breeze from the sea late into night during both days, is believed to be responsible for the observed nocturnal convection. Estimates of the surface heat flux and the vertical velocity scaling parameter are obtained from profiles of vertical velocity variance, and the Raman lidar water vapor measurements are used to obtain the humidity scaling parameter. Convective scaling results for vertical wind and humidity fairly agree with the results of other experiments and models. On the basis of available measurements, it appears that mixed-layer similarity formulations used to characterize the daytime convective boundary layer over horizontally homogeneous surfaces can also be applied to the nocturnal urban boundary layer during periods of reasonable convective activity. 相似文献
20.
为研究不同人为热源引入方案对城市边界层结构模拟性能的影响，以杭州地区为例，在区域边界层模式（RBLM）中引入一种新人为热源处理方案，即对城市中的人为热排放分层考虑，将低层的人为热源加入地表能量平衡方程，将高层人为热源分布与建筑物高度和密度联系起来，加入热量方程中，同时考虑了人为热源强度的日变化。数值试验结果表明，这是一种比较合理的处理方案。人为热源引入方案对城市边界层结构的影响表现在:气温、湍流动能增加，并通过湍流交换输送到较高层大气；大气不稳定度增加，混合层高度最高抬升了400 m；城市地区上升速度增加，热岛环流加强；白天人为热源一般为太阳辐射的10%～20%，对地气交换的影响较小。夜间没有了太阳辐射能量，对地气交换的影响比日间更明显；冬季低层湍流活动加强，湍能约增加40%，大气层结稳定度降低。 相似文献