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1.
胡非 《南京气象学院学报》1989,(4)
本文在定常和中性层结条件下,利用有限元方法研究了下垫面粗糙度分布有阶跃变化的边界层问题。得到平均风场、气压变化以及湍流交换系数的主要分布特征,模拟出内边界层的发展规律。并将有关结果与观测事实作了比较。 相似文献
2.
山谷地形对盛行气流影响的数值模拟 总被引：4，自引：0，他引：4
本文考虑的地形为理想的南北向长谷。建立了地形坐标下的二维非静力模式，详细研究了谷地中的风速和风向随盛行气流和谷轴的交角β、谷地的宽度、谷地的深度、谷地的相对深度以及温度层结的变化规律。模式计算的结果与三峡实际观测的统计结果相当一致。 相似文献
3.
本文在引入成都市精细化下垫面资料后将G rapes与城市冠层方案相耦合,并在此基础上进行数值试验。初步试验结果表明:该耦合模式能基本表现城市冠层的特征的作用,即能够较好地模拟出城市热岛效应。城市冠层参数化方案及精细化下垫面资料的引入能够影响陆气之间的相互作用,改变大气的能量平衡,致使向上长波辐射增强,感热通量增加,潜热通量减少。城市化效应白天对边界层大气的增温作用还会影响低层大气的层结结构,使之在午后产生弱的上升运动。 相似文献
4.
本文在引入成都市精细化下垫面资料后将Grapes与城市冠层方案相耦合,并在此基础上进行数值试验。初步试验结果表明：该耦合模式能基本表现城市冠层的特征的作用,即能够较好地模拟出城市热岛效应。城市冠层参数化方案及精细化下垫面资料的引入能够影响陆气之间的相互作用,改变大气的能量平衡,致使向上长波辐射增强,感热通量增加,潜热通量减少。城市化效应白天对边界层大气的增温作用还会影响低层大气的层结结构,使之在午后产生弱的上升运动。 相似文献
5.
本文分析了P—σ混合坐标系原始方程五层模式所模拟出的加热场及其分量场的日变化特征。结果表明,太阳辐射日变化虽是加热场日变化的根本原因,但其本身的加热作用对总加热场的日变化无明显影响。平均总加热场、长波辐射加热分量场、对流凝结加热分量场和垂直湍流感热交换量均有明显的日变化。加热场的日变化自大气上部向下部逐渐增大,边界层中最大。白天平均总加热场及长波辐射加热分量场受海陆差异的影响十分明显,沿海岸线有加热率梯度大值带。白天平均总加热率分布与全天平均总加热率分布很相似,说明白天平均加热作用比夜间的要强。 相似文献
6.
运用WRF模式,选取考虑城市冠层结构(UCM算例)及不考虑城市冠层(NOUCM算例)两种城市下垫面参数化方案,对南京2010年夏季晴天小风典型天气条件下的城市热环境以及不同下垫面的边界层特征进行了模拟研究。结果表明:1)UCM方案模拟结果与实际情况较为吻合。其中2 m气温的模拟有较大的改进,模拟结果明显高于NOUCM方案,与观测更为吻合,同时更好地模拟出了冠层建筑物对于近地层风速的拖曳,10 m风速的模拟有非常明显地提高。2)UCM方案较好地模拟出了城市的三维热岛分布。由于建筑物地表对辐射的截留,白天14时(北京时间,下同)热岛较强,地面2 m高度处热岛范围较大,热岛面积大约为120 km2,强度为2℃。同时建筑物的存在使得城市湍流动能更大,向上的垂直扩散增加,距地面20 m时,依然能看出明显的热岛效应,热岛强度为1.5℃。距地面55 m处,UCM模拟所得的热岛范围缩小,热岛强度为1.1℃。UCM模拟所得的白天地表热量的扩散影响可达143 m,02:00 2 m处热岛最强为2℃,热岛影响也可达70 m以上。3)不同下垫面呈现出了不同的边界层特征,城市冠层结构对周边下垫面边界层结构存在程度不等的影响,14:00城市区域的湍流混合更强,城市边界层高度升高100 m左右,02:00,城市冠层结构的存在,导致近郊庄稼下垫面及紫金山植被下垫面的稳定逆温层结明显减弱。 相似文献
7.
通过分析2010—2018年天津气象塔风、温度资料,对近年来天津城市边界层粗糙度、大气稳定度和逆温特征进行研究。结果表明:随着城市发展,气象塔周边各方向粗糙度和零平面位移明显增高,气象塔周边建筑物对80 m高度以下风场的影响较为明显。受湍流强度日变化影响,各季节中气象塔高层和低层风速日变化特征差异明显。通过温差-风速法计算大气稳定度发现稳定类层结多出现在秋冬季的夜间,稳定层结条件下逆温情况多发,其逆温强度、逆温层厚度和贴地逆温比例也明显高于不稳定和中性层结。天津城市热岛强度的时间分布表现出夜间强于白天,秋冬季强于春夏季的特征。城市热岛强度与大气稳定度时间分布具有一定相关性。 相似文献
8.
地形对边界层影响的有限元数值模式 总被引：2，自引：0，他引：2
本文在定常和中性层结条件下应用有限元法初步建立了一个能够处理二线复杂地形上边界层问题的数值模式。模式使八节点抛物型等参元,有限元方程组用“波前法”求解。应用模式计算了几种典型地形上的近地层流动。模拟出了风速、气压、湍流动量通量以及湍流交换系数等气象要素的主要分布特征,并将计算结果与有关的观测事实做了比较。 相似文献
9.
塔中秋冬季大气稳定度频率分布 总被引：1，自引：0，他引：1
采用温度梯度法、理查逊数法、总体理查逊数法分别分析塔中地区秋、冬季的大气稳定度的差异以及大气稳定度的分布频率特征.结果表明:不同的方法对大气稳定度的计算结果有很大影响,采用Ri法和BRi法能够较好的反映塔中秋冬季大气稳定度的变化;塔中秋、冬季大气层结以稳定层结为主,不稳定层结出现频率次之,中性层结出现的频率最小;秋季、冬季稳定度频率有一定差异,秋季中性层结、稳定层结频率小于冬季,不稳定层结大于冬季. 相似文献
10.
11.
Temperature inversions are frequently observed in mountainous urban areas and can cause severe air pollution problems especially in wintertime. This study investigates wintertime winds in and around the Ulaanbaatar, the capital of Mongolia, metropolitan area in the presence of a temperature inversion using the Weather Research and Forecasting (WRF) model coupled with the Seoul National University Urban Canopy Model (SNUUCM). Ulaanbaatar is located in complex terrain and in a nearly east-west-oriented valley. A wintertime scenario with clear skies, weak synoptic winds, and a temperature inversion under the influence of a Siberian high-pressure system is selected. Local winds are weak in the presence of the temperature inversion. In the daytime, weak mountain upslope winds develop, up-valley winds appear to be stronger in the urban area than in the surrounding areas, and channeling winds are produced in the main valley. The bottom of the temperature inversion layer rises up in the urban area, and winds below the bottom of the temperature inversion layer strengthen. In the nighttime, mountain downslope winds and down-valley winds develop. Urban effects in the presence of the temperature inversion are examined by comparing the results of simulations with and without the city. It is shown that in the daytime the urban area acts to elevate the bottom of the temperature inversion layer and weaken the strength of the temperature inversion layer. Winds east of the city weaken in the afternoon and down-valley winds develop later in the simulation with the city. 相似文献
12.
Numerical Study of Winter Urban Boundary Layer Structure over Beijing Area 总被引：1，自引：0，他引：1 
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下载免费PDF全文 1. Introduction The urban canopy layer (UCL) (Roth, 2000) is defined as a layer in the vertical structure of urban boundary layer (UBL) ranging from the surface to the top of buildings. The urban infrastructures within UCL, such as buildings with different heights, the het- erogeneity of urban land cover and the anthropogenic activity, all directly influence the thermal and dynam- ical structures of atmosphere and net radiation budget at the surface, meanwhile, affect the structure of ur- … 相似文献
13.
利用中尺度气象模式模拟了特殊地形下的气象变化特征,通过CALPUFF模拟了大气环境风险事件的精细化扩散特征。结果表明：西宁市地面风特征与河谷地形走向基本一致,典型风场表现为湟水河谷盛行西北和东南风,北川河谷则多为偏北风。由于青藏高原昼间强烈的山坡辐射增热和致使低空出现逆温层频率高,强度大,不利于污染物在垂直方向的扩散,河谷剖面模拟温度场的结果显示等高度山坡附近比河谷中心的温度大约高1.5℃。CALPUFF烟团轨迹模式能较好地应用于西宁市大气环境风险事件的模拟研究,模拟结果能清楚描绘出污染物沿河谷输送与扩散的初始状况和细致分布,同时在复杂地形和气象条件影响下出现山体对烟团的阻碍效应、烟团因流场在山脊处出现形变以及山谷风环流影响等非定常扩散现象,扩散轨迹符合复杂地形和气象条件影响的特征和规律,模拟结果对准确预估大气环境风险事件在复杂地形和气象条件下城市中的扩散特征、影响范围和程度具有重要意义。 相似文献
14.
北京冬季城市边界层结构形成机制的初步数值研究 总被引：6，自引：1，他引：6
利用耦合了城市冠层参数化方案的MM5模式对2001年冬季北京地区一次典型的城市边界层过程进行成功模拟的基础上,对北京城市化作用、周边地形以及城市化进程发展对城市边界层结构的影响等问题进行了一系列的数值模拟试验。城市化作用的因子分离试验发现,城市化的总体作用即城市下垫面结构对大气热力及动力的综合影响导致了北京冬季城市边界层结构主要特征的形成。此外,揭示了城市结构的不同影响因子———动力因子、热力因子和热动力因子间的相互作用在北京冬季城市边界层结构形成和演变过程中的不同作用。在夜间,城市结构的动力因子对于城市边界层主要特征如市区悬浮逆温、近地层中小的风速及较强的湍流动能等的形成起着主导作用;在白天,城市结构的热力因子则成为影响市区混合层强度以及湍流运动特征等边界层结构的主导因素;热、动力因子间的相互作用对城市边界层结构的形成和演变也有着重要作用,但其影响特征比较复杂。北京周边地形作用的敏感性试验的结果表明,北京周边的特殊地形条件对城市边界层热力结构特征如悬浮逆温层及城市热岛等的结构及分布特征的形成也有着明显的影响,使其具有特殊的局地化特征,同时,它也是北京地区近地层主要气流特征的强迫源。不同城市化程度的敏感性试验结果揭示,随着北京城市建筑高度和密度的增加,市区风速将减小、湍流动能将加强,夜间城市悬浮逆温层底的高度会有所提高,城市热岛的强度也将加强,并可能在白天出现比较明显的城市热岛效应。 相似文献
15.
S. Khodayar N. Kalthoff M. Fiebig-Wittmaack M. Kohler 《Meteorology and Atmospheric Physics》2008,99(3-4):181-198
Summary The boundary-layer structure of the Elqui Valley is investigated, which is situated in the arid north of Chile and extends
from the Pacific Ocean in the west to the Andes in the east. The climate is dominated by the south-eastern Pacific subtropical
anticyclone and the cold Humboldt Current. This combination leads to considerable temperature and moisture gradients between
the coast and the valley and results in the evolution of sea and valley wind systems. The contribution of these mesoscale
wind systems to the heat and moisture budget of the valley atmosphere is estimated, based on radiosoundings performed near
the coast and in the valley.
Near the coast, a well-mixed cloud-topped boundary layer exists. Both, the temperature and the specific humidity do not change
considerably during the day. In the stratus layer the potential temperature increases, while the specific humidity decreases
slightly with height. The top of the thin stratus layer, about 300 m in depth, is marked by an inversion. Moderate sea breeze
winds of 3–4 m s−1 prevail in the sub-cloud and cloud layer during daytime, but no land breeze develops during the night.
The nocturnal valley atmosphere is characterized by a strong and 900 m deep stably stratified boundary layer. During the day,
no pronounced well-mixed layer with a capping inversion develops in the valley. Above a super-adiabatic surface layer of about
150 m depth, a stably stratified layer prevails throughout the day. However, heating can be observed within a layer above
the surface 800 m deep. Heat and moisture budget estimations show that sensible heat flux convergence exceeds cold air advection
in the morning, while both processes compensate each other around noon, such that the temperature evolution stagnates. In
the afternoon, cold air advection predominates and leads to net cooling of the boundary layer. Furthermore, the advection
of moist air results in the accumulation of moisture during the noon and afternoon period, while latent heat flux convergence
is of minor relevance to the moisture budget of the boundary layer.
Correspondence: Norbert Kalthoff, Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Universit?t Karlsruhe/Forschungszentrum Karlsruhe,
Postfach 3640, 76021 Karlsruhe, Germany 相似文献
16.
本文利用中尺度数值预报模式（WRF）并采用谱逼近方法,对2021年冬奥测试赛期间的一次冷湖过程进行模拟研究,探究了冷湖发展前后风温场的垂直变化规律,揭示了冷湖形成及消亡的具体原因。研究结果表明,静稳的天气形势是冷湖过程维持及发展的大背景条件。冷湖发展期间,逆温层由上至下迅速建立,谷底出现偏东—东南向的冷径流。受重力下坡风的影响,冷空气不断向谷底堆积,冷湖深度增加。日出后,越山的系统风重新建立,逆温层从底部消蚀,冷湖结构破坏。夜间的强辐射冷却作用是冷湖形成的主要原因之一。辐射冷却强度的差异会引起冷湖降温幅度的差异,后半夜辐射冷却作用的突然加强为冷湖中后期的维持及发展创造有利条件。通过分析冷湖发生前后位温廓线、摩擦速度及边界层高度随时间的演变,均可印证湍流活动的发展是逆温消散、冷湖结构破坏的重要影响因素。 相似文献
17.
Parameterization of Entrainment in a Sheared Convective Boundary Layer Using a First-order Jump Model 总被引：1，自引：0，他引：1
Si-Wan Kim Soon-Ung Park David Pino Jordi Vilà-Guerau de Arellano 《Boundary-Layer Meteorology》2006,120(3):455-475
Basic entrainment equations applicable to the sheared convective boundary layer (CBL) are derived by assuming an inversion layer with a finite depth, i.e., the first-order jump model. Large-eddy simulation data are used to determine the constants involved in the parameterizations of the entrainment equations. Based on the integrated turbulent kinetic energy budget from surface to the top of the CBL, the resulting entrainment heat flux normalized by surface heat flux is a function of the inversion layer depth, the velocity jumps across the inversion layer, the friction velocity, and the convection velocity. The developed first-order jump model is tested against large-eddy simulation data of two independent cases with different inversion strengths. In both cases, the model reproduces quite reasonably the evolution of the CBL height, virtual potential temperature, and velocity components in the mixed layer and in the inversion layer.The part of this work was done when the first author visited at NCAR. 相似文献
18.
A. G. Triantafyllou C. G. Helmis D. N. Asimakopoulos A. T. Soilemes 《Theoretical and Applied Climatology》1995,52(1-2):19-25
Summary In this study observations of the vertical structure of the Atmospheric Boundary Layer (ABL), recorded at a broad mountainous valley are presented. The vertical profiles of temperature, wind speed and direction up to a height of about 800 meters over the valley bottom have been measured and the temporal evolution of ABL structure of the area has been studied. Specifically, the mechanism of nocturnal inversion destruction during morning hours has been studied, which is of major importance in the study of the dispersion of air pollutants over the area. These observations suggest that the break up of nocturnal inversion during morning hours is mainly caused by a combined mechanism, the build up of the Convective Boundary Layer (CBL) and the presence of upslope winds, resulting to a continuous descent of the top of the nocturnal inversion.With 5 Figures 相似文献
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城乡过渡地带低空温度平流和边界层特征的观测分析 总被引：4，自引：0，他引：4
利用兰州河谷盆地城乡过渡区边界层观测资料,分析了该地区的温度平流和边界层特征。分析表明:(1)夜间热岛环流明显,白天则较弱;(2)夜间200m高度以下有较强的冷平流,在250～400m高度有较弱的暖平流,冷暖温度平流对测点上空边界层温度和层结变化有显著影响;(3)由声雷达确定的夜间边界层高度对应于Ri<1.0的高度,在这一高度范围内存在逆位温和强的风切变。本地区下垫面和复杂的地形导致夜间边界层高度随时间周期性地升高和降低,变化周期约3h。 相似文献