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本文建立了二阶矩闭合的大气边界层数值模式,并模拟了Wangara资料第33天09:00—18:00时对流边界层的发展过程。计算结果与实测资料比较吻合,同时利用该模式研究了高阶矩模式模拟对流边界层的可行性,结果指出:二阶矩方程中的湍流扩散项对模拟对流边界层内的挟卷和反梯度现象起主要作用。而局地时间变化项仅影响对流边界层内的边界湍流扩散项。因此,假如处理好二阶矩方程中的湍流扩散项,高阶矩模式和大涡模式一样可以很好地模拟对流边界层的发生、发展。 相似文献
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对流边界层大涡模式的改进及对夹卷速度的研究 总被引：9，自引：0，他引：9
对已建的对流边界层(CBL)大涡模式进行了改进，将次网格闭合方案改为次网格能量闭合，并考虑了水汽的源汇项和水汽相变潜热的作用。通过对均匀下垫面上由热扰动发展的对流边界层的模拟及与实验结果的比较表明，模式较好地模拟了对流边界层的主要物理结构，较好地反映了各物理量之间的对应关系。本文在一定的对流理查森数(Ri*)范围内给出了一些算例，对无量纲夹卷速度(We/W*)进行了研究。结果表明，无量纲夹卷速度随地表热通量(Qs)的增大而增大，随对流边界层上部温度递减率（γ)的增大而减小。当9.06≤Ri*≤45.29时，无量纲夹卷速度We/W*可以拟合成A(Ri*)-1的形式，其中A=0.226。并且与我们的对流槽实验结果，Sullivan等人的大涡模拟结果以及Deardorff等人的对流槽实验结果作了比较，四者吻合较好。 相似文献
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实验速度场测量技术及对流边界层特征研究 总被引：3，自引：0，他引：3
在对流槽中对对流边界层(CBL)温度场实验研究的基础上,进一步尝试通过实验技术测量速度场并分析研究CBL中的速度场特征。在应用PIV测量技术时选用铝粉作示踪粒子。实验证明了在混合层中速度分布明显具有对流边界层热泡特性;混合层顶部的速度分布很好地反应出夹卷层的结构特征;湍流速度特征量的垂直分布合理,与野外实测结果和类似的对流槽实验结果接近;误差分析表明示踪粒子的跟随性良好,粒子速度的测量结果能真实地反应流体的运动特征,从而得证了分析结果的可靠性。 相似文献
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用大涡模式研究对流边界层湍流 总被引：1，自引：0，他引：1
利用三维对流边界层的大涡模拟模式研究对流边界层湍流统计特征量,模拟结果与前人的同类模拟工作及实验观测结果相比较,得到了一致的结论.
相似文献
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利用 1 998年第 2次青藏高原野外试验中的多普勒声雷达探测、低空探测观测以及卫星观测资料对高原大气边界层内的对流现象进行分析研究。声雷达探测到了高原边界层内有强烈的对流活动。这种对流泡中心的垂直速度可超过 1m/s,并存在尺度为 1个多小时的周期性 ,表现为中小尺度的有组织的湍流活动。高原边界层强对流得以发展和维持的物理机制是 :强辐射加热、复杂的地形地貌形成的下垫面不均一性造成边界层斜压性、边界层内的平流活动等 ,这些现象都有利于对流的发展。在这些条件的作用下 ,边界层内可以产生一系列有组织的强湍流大涡旋活动 ,这些大涡旋形成的热泡在向上发展的过程中有的能够发生合并 ,变得更大也更为猛烈 ,达到凝结高度以上可形成对流云 ,并发生充分的对流混合。成云过程凝结潜热释放更有利于对流运动进一步发展 ,使对流云逐步发展成更大的对流云团 ,从而产生卫星云图中显示的云团发展过程。 相似文献
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边界层对流对示踪物抬升和传输影响的大涡模拟研究 总被引：3，自引：1，他引：2
利用"西北干旱区陆气相互作用野外观测实验"加密观测期间敦煌站的实测资料以及大涡模式, 通过一系列改变地表热通量和风切变的敏感性数值试验, 分析了地表热通量和风切变对边界层对流的强度、形式, 以及对对流边界层结构和发展的影响。模拟结果显示风切变一定, 增大地表热通量时, 由于近地层湍流运动增强, 向上输送的热量也较多, 使对流边界层变暖增厚, 而且边界层对流的强度明显增强, 对流泡发展的高度也较高。当地表热通量一定, 增大风切变时, 由于风切变使夹卷作用增强, 将逆温层中的暖空气向下卷入混合层中, 使对流边界层增暖增厚, 但是对流泡容易破碎, 对流的强度也较弱。另外通过在模式近地层释放绝对浓度为100的被动示踪物方法, 用最小二乘法定量地分析了地表热通量和风切变分别与示踪物抬升效率和传输高度的关系。分析结果表明, 风切变小于10.5×10-3 s-1时, 增大地表热通量加强了上层动量的下传, 使示踪物的抬升效率也线性增大;地表热通量小于462.5 W m-2时, 增大风切变减弱了边界层对流的强度, 从而使示踪物的抬升效率减弱。当风切变一定时, 示踪物的平均传输高度随地表热通量增加而增大, 而地表热通量一定, 只有风切变大于临界值时, 示踪物平均传输高度才随风切变的增加而增大, 而临界风速的大小由地表热通量决定。 相似文献
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风切变对边界层对流影响的大涡模拟研究 总被引：5，自引：0，他引：5
利用"西北干旱区陆-气相互作用野外观测实验"加密观测期间在敦煌站的观测资料以及大涡模式,模拟了对流边界层的发展,以及示踪物从混合层向残留层传输的时空变化。模拟的对流边界层的结构及演变特征与实测结果基本一致。进一步通过有风切变和无风切变的敏感性数值试验,研究了风切变对垂直速度、位温和示踪物浓度的水平分布以及示踪物传输高度的影响。研究结果表明,在有风切变的试验中(甚至风切变仅存在于近地层中),对流边界层的增长加强,而且示踪物被传输的高度也较高。与浮力驱动的对流边界层相比,由浮力和风切变共同驱动的边界层中上升气流较弱而下沉气流较强,但前者的上升气流与下沉气流的分布在垂直方向上更为倾斜。由于夹卷作用的增强,浮力和风切变共同驱动的对流边界层较浮力驱动的对流边界层暖。在夹卷层,浮力和风切变共同驱动的边界层对流的上升气流和下沉气流都比浮力驱动的边界层对流中的强,而且垂直速度的概率密度函数分布也较对称,其位温和示踪物浓度的概率密度函数分布也比浮力驱动的边界层中的平直。对湍流动能收支的分析也表明风切变对湍流动能有重要影响,尤其对夹卷层中的湍流动能切变产生项影响较大。示踪物浓度的概率密度函数垂直分布显示,浮力驱动的边界层中示踪物浓度随高度变化较小,而浮力和风切变共同驱动的边界层中示踪物浓度随高度递减,但是示踪物传输的高度比较高。 相似文献
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对流边界层中粒子随机扩散模式和高斯模式的比较 总被引：1，自引：1，他引：1
用粒子随机扩散模式和高斯模式模拟的对应３种源高的横风向各分浓度的结果与水槽试验的结果进行比较,发现粒子随机扩散模式能较好地模拟出水槽试验结果,说明该模式能用来模拟对流边界层的扩散,而高斯模式不能完全反映对流边界层的扩散。比较两种模式的模拟结果,发现粒子随机扩散模式由于考虑了对流边界中由卷流和热泡引起的垂直方向上湍流的非均一性,比高斯模式能较好的模拟出污染物在垂直方向上充分混合较快、水平方向上扩散范 相似文献
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日间对流边界层最显著的结构特征是在热力作用下所形成的组织化对流。与小尺度湍涡不同的是，组织化对流具有边界层尺度的垂直相干性，可实现垂直贯穿边界层的非局地物质和能量传输。本文针对对流边界层中的动量混合，探究组织化对流对动量输送的贡献。以高精度大涡模拟数据为研究资料，通过傅里叶变换、本征正交分解和经验模态分解3种滤波方法，分离组织化对流和背景湍涡，计算与两者相关的非局地和局地动量通量，发现与组织化对流相关的非局地动量通量是总通量的重要组成部分，并主导混合层中的垂直动量输送。而后，基于协谱和相位谱分析，探究组织化对流的空间结构对动量传输的影响，发现在热力主导的不稳定环境中，单体型环流结构对动量的传输效率较低。而在风切较强的近中性环境中，滚涡型组织化结构可使垂直和水平流向扰动速度的相位差减小，从而提升动量传输效率。研究结果表明，边界层方案需要包含非局地动量通量项，其参数化应考虑整体稳定度对传输效率的影响。 相似文献
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大气对流边界层中的涡漩结构 总被引：4，自引：1，他引：4
大气边界层中存在尺度从几百米到几十公里的大涡漩运动。它们在边界层中动量、热量、水汽等垂直输送中起重要作用。作者从边界层中对流和上部稳定层中波动相互作用的观点，发展得出大涡结构的对流波动理论。根据此理论，大涡的波谱构成主要由上、下层大气中风向、风速、层结以及两层之间的温度跃变等因素决定。本文根据卫星云图和天气资料分析了一次冷空气爆发流经暖洋面上形成云街、对流单体以及它们之间的相互演化的过程，并用对流波动理论，依据各阶段的大气条件计算出它们的波数构成，并得出了垂直速度、辐合带、界面扰动的分布，解释了云街、对流单体的形成、结构及相互转化的原因 相似文献
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利用北京近郊地区南苑机场1990-2000年6-8月观测资料,分析了北京夏季对流云出现日数、出现时间、云底高、生命史等基本特征;利用北京站1995-2000年6-8月常规探空资料,分析了北京夏季对流温度和对流凝结高度的特征,尝试用对流温度预报对流云的出现,用对流凝结高度预报对流云的云高。结果表明:对流温度在局地热力对流云的预报中具有一定的指示意义,对流凝结高度能在一定程度上反映出对流云的云高。有对流云时,对流温度与实测温度之差在4℃以内的,占对流云总数的80%。在对流温度与实测温度之差≤4℃的有对流云日内,对流凝结高度与实测对流云云高之差90%以上都是在1200m以内,500m以内的也达到了53%。 相似文献
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华南雷暴大风天气的环境条件分布特征 总被引：3，自引：1，他引：2
利用中国气象局提供的观测资料研究了2010—2014年华南雷暴大风和普通雷暴的空间分布特征,并将华南春夏两季雷暴大风和普通雷暴的大尺度环境条件进行对比。结果表明:研究的华南区域08—20时(北京时)夏季雷暴大风略多于春季,而普通雷暴夏季样本数约为春季的3.6倍,雷暴大风主要发生在粤西到珠江三角洲地区。相比于普通雷暴,雷暴大风天气发生的环境条件具有更强的条件性不稳定,斜压性和动力强迫更强。春季雷暴大风发生时环境中的大气可降水量和中高层湿度均比普通雷暴更大,而夏季反之。华南春季雷暴动力条件明显优于夏季,而夏季热力强迫的作用大于春季。 相似文献
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基于FY-2C静止卫星红外和水汽通道资料,简单分析了发生在四川盆地的西南低涡暴雨云团生消过程,给出了一些有意义的云团生命特征。同时,结合相应的地面自动站降水资料,详细分析了卫星红外和水汽通道云顶亮温与对流云团降水之间的关系特征,结果表明:对于一完整对流降水过程,1小时内最低水汽亮温和水汽亮温增量能很好地描述地面1小时累计降水特征。然而,用静止卫星红外或水汽通道亮温来表征的云团降水特征是非常复杂的。尽管具有相同的最低云顶红外或水汽亮温,但对不同的对流过程其总体降水量级趋势不一样。而且,对于同一对流过程的不同发展阶段,即使出现云顶红外或水汽亮温一样,但其地面降水特征也是不一致的。甚至是对于同一时刻具有相同最低红外或最低水汽亮温特征的云,其降水落区与量级都不尽相同。正是这些复杂的降水特征,使得西南低涡对流云团的降水估算具有很大的难度。 相似文献
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夏季青藏高原上的对流云和中尺度对流系统 总被引：54，自引：8，他引：46
运用1998年6～8月逐日逐时日本地球静止气象卫星(GMS)红外辐射亮温资料,计算和分析了青藏高原及周边地区对流云和中尺度对流系统的活动,揭示了它们形成和发展的月际变化和地理分布、强度、日变化、移动和传播等诸多特征,以及与长江流域暴雨过程的关系. 相似文献
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一次引发强降水的热带低压对流云团的多尺度特征分析 总被引：2，自引：0，他引：2
利用每10分种一次地面自动站常规观测资料,以及每5分钟一次多普勒天气雷达和每小时一次卫星等非常规资料,对一次造成上海地区特大暴雨的热带低压对流云团的多尺度特征进行分析,取得主要结果：（1） 本次暴雨过程由三次强降水造成,每次强降水都由?和?中尺度雨团构成,表明引发强降水的热带低压对流云团内部的多尺度特征;（2） 热带低压对流云团在上海地区的维持和加强是由其移动方向右后侧的?和?中尺度对流单体不断新生、发展和合并的结果,这一过程对应于雷达强回波带的新生、发展和合并现象;（3） 自动站风场分析出中尺度辐合线的位置和强度与中尺度雨团的落区和强度对应,雷达基本反射率和径向风资料进一步证实了气流辐合区是对流单体生成的区域。 相似文献
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通辽市一次强对流天气的环流背景和雷达回波分析 总被引：2，自引：1，他引：1
利用常规天气资料和新一代多普勒天气雷达资料产品,分析了2009年7月16日通辽市开鲁县、奈曼旗、科左中旗、科尔沁区遭受雷电、龙卷风、冰雹袭击的天气过程。结果表明：低层有较强的西南气流提供了丰富的水汽条件,中高层有弱冷平流,形成了不稳定的大气层结,为强对流的发展提供了有利的天气背景。同一条对流云带上的两个对流云团合并,在合并处有更强的对流云团,甚至龙卷发生。回波顶高度与反射率因子的强度有一定的对应关系,通常情况下回波顶高度越高,则反射率因子的强度越大,对流越强,发展越旺盛。 相似文献
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为提高云南省对流性大风短时临近预报水平,使用历年大风日数和上百个对流性大风个例的探空、雷达资料,分析了T lnp图、对流参数和雷达回波特征,总结提炼云南省对流性大风的预报预警指标。结果表明,非对流性大风和对流性大风具有不同的时空分布特征。非对流性大风受大尺度系统影响,主要出现在冬春季节,滇东、滇中和滇西北影响最重。对流性大风多受中小尺度系统影响,主要出现于夏季,呈现局地性特征。对流参数、T lnp图在对流性大风的潜势预报中有一定指示意义。雷达产品在对流性大风的临近预报中有较好的反映。回波顶高和垂直累积液态水含量在对流性大风发生前和发生时的跃变特征是预警对流性大风发生的关键因子,可提供6~12 min的提前预警时间。 相似文献
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一次对流云团合并的卫星等综合观测分析 总被引：3，自引：2，他引：1
利用FY2C卫星观测反演得到的云物理特征参数,结合雷达、微波辐射计和地面雨量等资料,综合分析了2008年7月17日中国安徽一次强降水过程的云合并特征。结果表明：对流云团发展合并是这次强降水发生的主要原因,同一区域内FY2C卫星反演的云光学厚度、雷达回波以及地面降水的分布演变具有较好的一致性,强降水落区与云光学厚度大值区以及雷达强回波区基本对应;对流云团中的液水分布不均匀,以团块状结构为主,对流云团合并时,常先有云体上部（云顶）的合并,一旦云中不均匀的液水合并,合并部位的云光学厚度迅速增加,地面微波辐射计观测的整层液水含量跃增,地面将会出现强降水;一般降水增强之前云顶抬升,光学厚度增大;若云顶高但光学厚度较小时,地面降水一般不明显,光学厚度与降水的关系更密切;对流云团合并初期,云底由小粒子组成,T-re图上表现为深厚的凝结增长区域,合并时整层云粒子的有效半径增长明显,粒子相态达到混合相态区和冻结层的温度不断升高。 相似文献
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Severe weather reports and composite radar reflectivity data from 2010–14 over North China were used to analyze the distribution of severe convective wind(SCW) events and their organizational modes of radar reflectivity. The six organizational modes for SCW events(and their proportions) were cluster cells(35.4%), squall lines(18.4%), nonlinear-shaped systems(17.8%), broken lines(11.6%), individual cells(1.2%), and bow echoes(0.5%). The peak month for both squall lines and broken lines was June, whereas it was July for the other four modes. The highest numbers of SCW events were over the mountains, which were generally associated with disorganized systems of cluster cells. In contrast, SCW associated with linear systems occurred mainly over the plains, where stations recorded an average of less than one SCW event per year. Regions with a high frequency of SCW associated with nonlinear-shaped systems also experienced many SCW events associated with squall lines. Values of convective available potential energy, precipitable water, 0–3-km shear, and 0–6-km shear, were demonstrably larger over the plains than over the mountains, which had an evident effect on the organizational modes of SCW events. Therefore, topography may be an important factor in the organizational modes for SCW events over North China. 相似文献
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The initiation processes of one of the initial convective cells near and on the east side of a dryline on 19 June 2002 during the IHOP 2002 field experiment in the central United States is analyzed in detail based on a high-resolution numerical simulation. Prominent horizontal convective rolls and associated near-surface moisture convergence bands [called roll convergence bands(RCBs) here] develop within the convective boundary layer(CBL) due to surface heating, in the hours leading to convective initiation(CI). The RCBs east of the dryline are advected toward the primary dryline convergence boundary(PDCB) by the southerly moist flow as the CBL deepens with time. Backward trajectories of air parcels forming the initial precipitating updraft of the convective cell are found to primarily originate at about 1–1.5 km above ground, within the upper portion of the shallower CBL earlier on. The representative air parcel is found to follow and stay on top of a surface RCB as the RCB moves toward the PDCB, but the RCB forcing alone is not enough to initiate convection. As this RCB gets close to the PDCB, it moves into a zone of mesoscale convergence and a deeper CBL that exhibits an upward moisture bulge associated with the PDCB. The combined upward forcing of the RCB and the mesoscale PDCB convergence quickly lifts the representative air parcel above its level of free convection to initiate convection. A conceptual model summarizing the CI processes is proposed. 相似文献