从湍流经典理论到大气湍流非平衡态热力学理论   总被引：2，自引：0，他引：2  

胡隐樵  陈晋北  吕世华 《高原气象》2012,31(1):1-27

湍流是日常生活中一种普遍的自然现象,也是经典物理学仍未完全解决的难题。湍流更是大气运动的最基本特征。本文系统地回顾了大气湍流经典理论发展简史,进一步详细介绍了大气湍流非平衡态热力学理论。大气湍流非平衡态热力学理论在熵平衡方程中引入动力过程,进而统一推导出大气湍流输送的Fourier定律、Flick定律和Newton定律,证明了Dufour效应、Soret效应、可逆动力过程与热力不可逆湍流输送过程之间的交叉耦合效应,以及湍流强度定理。这些定律和定理中得到了观测的事实验证,同时它们的唯象系数也由观测资料所确定。湍流强度定理揭示,湍流发展的宏观原因是速度和温度的剪切效应,Reynolds湍流和Rayleigh-Bénard湍流共存于大气湍流中。热力过程和动力过程间耦合效应现象的发现突破了传统湍流输送理论,即Fourier定律、Flick定律和Newton定律的观点——一个宏观量的输送通量等价于这个宏观量的梯度湍流输送通量。热力和动力过程间的耦合原理认为,一个宏观量的输送通量包括这个量的梯度湍流输送通量和速度耦合输送通量两部分。因此,能量和物质的垂直输送通量除了相应物理量梯度造成的湍流输送外,还应包括垂直速度耦合效应,即辐散或辐合运动造成的耦合效应。在一个很宽的尺度范围内,地表面的空间特征是非均匀的。下垫面非均匀性造成的对流运动将引起大气的辐散或辐合运动。这可能是导致地表能量收支不平衡的重要原因之一。垂直速度对垂直湍流输送的交叉耦合效应为非均匀下垫面大气边界层理论的发展,并为克服地表能量收支不平衡问题及非均匀下垫面大气边界层参数化遇到的困难提供了可能的线索。  相似文献   

玛曲高寒草甸地表辐射与能量收支的季节变化   总被引：3，自引：0，他引：3  

王少影  张宇  吕世华  尚伦宇  张少波 《高原气象》2012,31(3):605-614

利用中国科学院黄河源区气候与环境综合观测研究站2010年观测资料,分析了玛曲高寒草甸地表辐射与能量收支的季节特征。结果表明:玛曲高寒草甸入射太阳辐射与净辐射年累积量分别为6482.2和2577.2MJ.m-2.a-1;年平均地表反照率为0.25,生长期平均地表反照率为0.22;全年入射太阳辐射的38%转换为地表长波辐射,明显高于低海拔地区的草地;净辐射占入射太阳辐射的38%,低于全球以及低海拔地区的草地;在冻结期,感热通量占净辐射的93%,在生长期,潜热通量占净辐射的62%。  相似文献   

西北区西部夏半年强降水分布与变化特征   总被引：2，自引：0，他引：2  

栾晨  宋敏红  蔡英  钱正安 《高原气象》2012,31(3):629-637

利用国家气象信息中心西北区西部104个测站1961—2007年5-10月逐日降水量资料,分析了近47年该区夏半年强降水的时空分布特征与变化趋势。结果表明:(1)西北区西部强降水日数东多西少。最多出现在半湿润的青海高原东缘,次多出现在半干旱区的天山和祁连山区,位于干旱和极端干旱区的南、北疆盆地边缘及柴达木盆地西部,很少或从未出现过强降水日。(2)更干旱的该区西部比青海高原似更易出现强降水极大值,特别是位于峡谷、山口及冷空气通道的巴仑台、乌鲁木齐、阿合奇、若羌及阿左旗等地。(3)该区强降水日出现的最早时间呈"东、西两头早,中间晚"的格局,而最迟时间则反之。(4)该区强降水日出现频数虽呈增长态势(特别是中天山地区),但增长趋势并不显著。  相似文献   

兰州春季沙尘过程PM10输送路径及其潜在源区     

刘娜  余晔  陈晋北  何建军  赵素平 《南京气象学院学报》2012,35(4):477-486

将2001-2008年分为沙尘天气相对多年和相对少年,计算兰州市春季逐日4个时次的4d气团后向轨迹。通过聚类分析得到春季到达兰州市区的主要气团轨迹组,结合可吸入颗粒物PM10日均质量浓度资料,通过计算潜在源贡献因子PSCF（potential source contribution function）和浓度权重轨迹CWT（concentration-weighted trajectory）,得到影响兰州市春季PMlo质量浓度的潜在源区以及不同源区对兰州市春季PM10质量浓度贡献的差异。结果表明,在沙尘天气相对多年,西路径和西北路径发生比例最高,分别占总轨迹的33％和19．4％,其中有50％以上为污染轨迹,是造成兰州市春季高质量浓度PM10污染的主要输送路径。沙尘天气相对少年的主要输送路径是西路径,其次是北路径,分别占23．6％和18％。影响兰州市春季大气PM10质量浓度的潜在源区分布在新疆塔里木盆地、吐鲁番盆地、青海柴达木盆地、甘肃河西走廊、内蒙古中部和西部的沙漠戈壁地区。  相似文献   

CLM3.5模式对青藏高原玛曲站陆面过程的数值模拟研究   总被引：2，自引：0，他引：2  

陈渤黎  吕世华  罗斯琼 《高原气象》2012,31(6):1511-1522

利用通用陆面过程模式(CLM3.5)和青藏高原玛曲站2010年6月-2011年2月的观测资料进行了9个月的单点数值模拟试验。通过比较辐射通量、能量通量、土壤温度及土壤含水量的模拟值和观测值,结果表明,CLM3.5模式能较成功地模拟玛曲地区的陆面能量与水分特征。该模式对夏季向上短波辐射的模拟较好,冬季整体偏小。向上长波辐射的模拟整体较好,但模拟值稍偏大。净辐射的模拟整体较好,模拟值与观测值的相关系数为0.99,偏差为-1.28 W.m-2。感热通量的模拟较差,整体显著偏高。潜热通量的模拟较好,随季节变化特征明显。土壤热通量的模拟夏季较好,冬季土壤冻结及消融期的偏差较大,主要原因与冬季模拟的积雪偏少有关。土壤温度的模拟夏季较好、冬季较差,6层土壤温度模拟值与观测值的相关系数均在0.98以上,平均偏差为-1.80℃。模式较好地模拟出了冬季土壤冻结后存留的未冻水,冻结后土壤含水量的模拟较该模式以前的版本有了很大的改善,6层土壤含水量模拟值与观测值的平均相关系数为0.94,平均偏差为-0.015m3.m-3。  相似文献   

大型风电场群风电场布局间距的模型研究     

陈伯龙  高晓清  左洪超  汪宁渤  刘磊 《高原气象》2012,31(6):1746-1752

利用边界层理论和梯度输送原理,依据动量守恒定律,在大气中性层结条件下建立了风电场的动量吸收模型和风电场下游的动量补偿模型,计算出风电场尾流距离。参照实际风电场布局规模和风机几何参数设计数值试验,并对尾流距离与这些参量之间的关系进行了初步分析。结果表明,风电场尾流距离随风机直径、风塔高度、风机行数和风机动能利用系数的增加而增大,随地表粗糙度和风机列间距的增加而减小,并且这一距离不受风速和风机列数的影响。  相似文献   

普若岗日冰芯中不溶微粒元素地球化学特征对气候环境的指示意义     

李久乐  胡能高  徐柏青  杨保 《地球化学》2009,38(4)

对普若岗日冰芯上部7.5 m样品中不溶微粒的元素含量进行了测定,分析了不溶微粒中Na、K、Mg、Fe、Zn和Al等元素近30年来的含量及相对含量变化特征.通过普若岗日冰芯中不溶微粒的元素含量、元素组分对相对含量等多参数的变化特征与青藏高原腹地降水量及温度记录的对比分析发现,冰芯不溶微粒中元素地球化学参数的变化与源区气候环境的演变具有较好的一致性.因此可以认为,冰芯中不溶微粒的元素地球化学特征能够作为指示区域气候环境演变的指标.  相似文献   

利用不同插值方法对青藏高原降水稳定同位素空间分布分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

何由  高晶  姚檀栋  丁永建  辛儒 《冰川冻土》2015,37(2):351-359

利用稳定同位素大气环流模型模拟结果, 借鉴数据同化的思想, 运用Cressman插值法和最优插值法两种空间插值方法对青藏高原多年平均降水δ¹⁸O模拟结果进行客观订正, 并运用交叉验证方法检验空间插值的效果. 结果表明: 最优插值法订正的结果稍优于Cressman插值法; 对比订正结果与运用经验回归模型BW模拟结果表明, 最优插值所建立的降水稳定同位素的空间分布结果要优于BW模型模拟结果, 而Cressman插值方法订正的降水稳定同位素的空间分布结果与BW模型模拟的结果相当. 两种空间插值所得结果经过高程订正后, 对青藏高原南部的预测结果得到了明显改善.  相似文献   

地面与地下深部地震背景噪声对比分析     

万文涛  陈畅  王赟  穆朝民  贺永胜  汪超 《地球物理学报》2024,(2):793-808

深部地下空间具有低于地面的噪声环境,为开展高精度多物理场观测提供了绝佳平台.通过淮南潘一东矿区海拔-848 m的井下巷道和地面的地震联测,我们分析了深部地下与地面的地振动背景噪声特征.对比结果显示,大于1.0 Hz的高频段,地面噪声功率谱密度(Power Spectral Density, PSD)值高出地下20～40 dB,并呈现随人类活动变化的昼夜模式;而井下观测不存在这一时变规律,地下巷道上覆870 m厚的沉积层有效衰减了浅层或地表的人文噪声.0.1～1.0 Hz频段二者差异相对减小,地面PSD值平均高出地下10 dB.小于0.1 Hz的低频噪声差异较小,或与井下气流干扰和仪器本底噪声有关.在第二地脉动谱的对比中,可发现明显的场地放大效应和地脉动峰的分裂现象.此外,深部地下低噪声环境突显了若干高频非时变信号,根据频域极化分析可厘定这些稳定噪声为井下的固定振动源.上述结果说明深部地下可以为高精度地震观测和震源定位提供优良环境,同时也给深地实验室的后续建设以及相关深地研究提供重要参考.  相似文献   

裙带菜配子体和幼孢子体的光合作用特性   总被引：4，自引：1，他引：3  

张栩  李大鹏  施定基  谭天伟  欧阳藩 《海洋科学》2004,28(11):20-27

裙带菜(Undariapinnatifida)幼孢子体光合作用效率和能力明显超过配子体,在17℃时,幼孢子体的饱和光强和最大净光合放氧速率分别为61.90μmol/(m2·s)和139.98μmol/(mg·h),而雌配子体分别为46.75μmol/(m2·s)和71.16μmol/(mg·h);幼孢子体所含光合色素的含量明显高于配子体;此外,配子体77K荧光发射光谱的长波荧光发射峰在741nm处,而幼孢子体在705nm处。  相似文献