大气边界层风速脉动的分形模拟   总被引：7，自引：4，他引：3  

刘罡  李昕  胡非 《气候与环境研究》1998,3(3):260-265

应用曲线分数维计算方法计算大气边界层实际风速观测资料的分数维值,并根据分形理论构造出一个理论模型来模拟真实的大气边界层风速时间序列。将模拟和真实数据的一些重要的统计特征,例如方差、风速概率分布、谱密度函数和自相关函数等,进行了比较,结果表明二者具有很好的一致性。  相似文献   

北京地区一次PM2.5重污染过程的边界层特征分析     

贺园园  胡非  刘郁珏  刘磊 《气候与环境研究》2019,24(1):61-72

利用北京市环境保护监测中心和美国大使馆的细颗粒物（PM2.5）逐时监测数据,中国科学院大气物理研究所325 m气象梯度塔资料以及实况天气图和探空资料,对2015年11月27日至12月1日北京的PM2.5重污染过程的边界层特征进行了分析。研究发现:这次重污染过程持续时间长、强度大,其中PM2.5浓度超过75 μg/m3的时次共计126 h,超过150 μg/m3共计116 h,小时最高PM2.5浓度为522 μg/m3。在高低空环流场配置的影响下,近地面静风和多层逆温结构抑制了污染物在水平和垂直方向上的输送,加上边界层内的深厚湿层,使得其中气溶胶不断吸湿增长,高PM2.5浓度得以维持。在重污染期间,湍流动能较低,不利于污染物的水平和垂直扩散。垂直方向的湍流动能一直占水平方向的15%~20%左右,水平湍流动能占主要贡献。摩擦速度与湍流动能呈现出相似的变化趋势,不同高度之间的摩擦速度差别不大。超出前后时次一个数量级的湍流强度尖峰的出现是湍流场发生调整的一个信号,是PM2.5浓度发生剧烈转变的前兆,预示着污染状况更加糟糕。重污染过程中感热通量的输送方向为从地面向大气输送,感热通量和潜热通量都大幅减少,并且表现出明显的日变化特征。对湍流功率谱计算和分析表明,在重污染过程期间,时间尺度为5 min至6 h的中尺度过程对从地面到大气方向的动量和热量通量输送做出了重要贡献。  相似文献   

城市街道峡谷汽车尾气污染的数值模拟   总被引：7，自引：3，他引：4  

李磊  张镭  胡非 《高原气象》2004,23(1):97-102

建立了一个简单的三维街道峡谷空气污染模式,并用实测资料进行了验证。利用建立的模式设计了7种试验方案,对街道峡谷内的污染状况进行了模拟。以CO为模拟对象的数值试验结果表明,街道峡谷上空的风速风向条件是决定街道峡谷内的污染状况的重要因素。峡谷上空风向与街道轴线的夹角越大、风速越小,则街道地面CO浓度越高。以现有的兰州典型车流量和排放因子,兰州街道地面CO浓度容易超标;若不控制车流量,到2008年,即使兰州上路汽车排放达标,但街道地面CO浓度仍然容易超标。  相似文献   

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  

张美根  胡非  邹捍 《大气科学》2008,32(4):923-934

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   

强天气过程中近地面层风速的非线性动力学特征   总被引：2，自引：0，他引：2  

全利红  胡非  王迎春 《气候与环境研究》2007,12(3):287-295

强天气过程中大气边界层不同尺度运动之间存在强烈的相互作用,这种相互作用使得近地层风速的变化表现出很强的非线性,风速的非线性特征可以用近代非线性物理中奇异性、大偏差和多重分形等特征量来刻划.作者研究了两次沙尘暴和一次冷锋时期超声风温仪观测资料的这些特征.4组资料奇异指数的概率分布基本一致,只有最强的奇异性存在差异.但最大风速的奇异性并不是最强的.风速的大偏差特征表明,不同时间长度相同的风速时间序列中出现某种极值的概率几乎不变,而大偏差谱能反映不同天气系统影响的差异,天气系统越强,越能维持涡旋运动规律不变.  相似文献   

大气边界层非常定下沉急流和阵风的起沙机理   总被引：12，自引：2，他引：10  

曾庆存  程雪玲  胡非 《气候与环境研究》2007,12(3):244-250

首先用动量原理导出水平沙尘通量Q的Bagnold型公式,由此可以反推出使Q达到统计平衡态所需的气流水平动量下传的作用时间.其次导出准常定下沉急流情况下的公式Q,此时公式中的摩擦速度u*应由u* *代替,其中u4* *=u4*m+u4*,u*m和u*各指由下沉平均急流和脉动的动量垂直通量所对应的特征速度(习惯上称为摩擦速度).其后指出,在研究风蚀和计算沙尘通量时,应以1 min做统计平均为宜,否则会过低估算了起沙尘的时段长度和起沙尘量.最后指出,不同频率的扰动和脉动的起沙尘效率是不同的,以适中的频率效率最高,从而在非常定急流作用下,应用u* *e代替u* *,其中u4* *e=u4*m+u4*e+(1+A4) u4*g,而u*m,u*e和u*g则各为由平均急流、湍流脉动和阵风所导致的相应摩擦速度,A为阵风增益系数.  相似文献   

大气边界层强风的阵性和相干结构   总被引：14，自引：5，他引：9  

程雪玲  曾庆存  胡非  彭珍 《气候与环境研究》2007,12(3):227-243

我国北方春季冷锋过境后,常骤发强风,甚至起沙扬尘,持续数小时甚至一二天,通过对边界层超声风温仪的资料分析,可知大风常叠加有周期为3～6 min的阵风,较有规律,且有明显的相干结构:阵风风速峰期有下沉运动,谷期有上升运动;阵风扰动以沿平均流的顺风方向分量为主,横向和垂直方向的分量都较小,其本质是低频次声波和重力波的混合;阵风沿顺风向且向下传播.周期小于1 min的脉动在水平面上基本是各向同性的不规则的湍涡.大风期间,无论是平均流、阵风和湍流脉动,至少在120 m高度以下,主要都有西风和北风动量下传,感热上传.平均流的动量下传强于由脉动下传的量,与一般天气情况不同,而且阵风与湍流的动量下传的量值差不多.平均流和阵风在动量传送上起相当大的作用.  相似文献   

城市气象与边界层数值模拟研究   总被引：5，自引：0，他引：5  

蒋维楣  苗世光  张宁  刘红年  胡非  李磊  王咏薇  王成刚 《地球科学进展》2010,25(5):463-473

综合评述关于城市气象与边界层数值模拟的近期研究进展,主要就城市气候研究、城市能量平衡、城市热岛研究以及城市陆面过程与城市地表能量平衡模式等方面国内外主要研究工作,结合作者近期的研究工作和认识作一评述.从中提出一些现实与观点方面的问题,给出一些看法和讨论.最后,就当今比较流行并显示十分有效的城市气象和城市边界层数值模拟作一些讨论,着重对这一领域面临的现行研究和未来的挑战,提出一些思考.评述结果表明:①今后需针对我国不同气候区、不同城市特点和建筑物形态特征,开展城市气候、城市地表能量平衡、城市热岛等方面的观测与模拟研究;②在城市气象观测方法与技术导则、观测站网布局、新型观测手段的综合使用等方面的深入研究需进一步展开;③需建立基于时间、天气条件、建筑特征的简单的城市热岛强度预报方法;④可探索采用计算流体力学(CFD)模式作为"桥梁",检验并改进中尺度模式对城市地区的模拟效果.  相似文献   

北京地区一次典型大雾天气过程的边界层特征分析   总被引：13，自引：2，他引：11       下载免费PDF全文

刘熙明  胡非  邹海波  曹晓彦  窦军霞 《高原气象》2010,29(5):1174-1182

利用中国科学院大气物理研究所325 m铁塔15层风、温、湿梯度观测资料和3层超声资料,对2002年12月1~4日发生在北京地区的持续大雾天气过程进行近地面层大气边界层特征分析。结果表明,近地面大气边界层较大的相对湿度(70%)、较小的风速(3.0 m.s-1)和风速垂直切变(0.02 s-1)、稳定的层结结构以及较低的气温是北京持续大雾天气形成的主要原因。冷空气的侵入使得边界层相对湿度迅速减小,风速和风速垂直切变增大,破坏近地面大气边界层的结构,导致大雾的消散。分析还发现,大雾的维持与消散主要受风场等动力因素的影响,热力层结是大雾维持和消散的必要条件。冷空气的侵入自上而下影响平均风场,而对湍流风场的影响则是自下而上的。尺度分析结果表明,大雾期间,近地面边界层内中尺度动量通量和感热通量都大于湍流尺度的,中尺度动量通量与平均风速基本呈反相关;冷空气的侵入使得湍流通量显著加强,是导致大雾天气消失的主要原因。  相似文献   

北京地区夏季城市气候趋势和环境效应的分析研究   总被引：28，自引：1，他引：28       下载免费PDF全文

刘熙明  胡非  李磊  王郁 《地球物理学报》2006,49(3):689-697

本文利用1994～2003年北京市11个气象台站的7、8月夏季常规地面观测资料，并结合中国科学院大气物理研究所325m高铁塔观测资料，分析了近10年的城市化进程对北京市夏季城市气候造成的影响. 结果表明，各气象要素变化都突现了城市化进程的影响：(1)城区相对湿度较郊区明显偏小，呈现一“干岛”特征，且相对湿度呈逐年下降趋势；(2)降水方面，近10年来，北京市的夏季降水量逐年下降非常明显；(3)平均日蒸发量和日照时数城区大于郊区；(4)虽然城区能见度明显小于郊区，但总体来讲，1999年以后，北京地区的能见度趋好；(5)地温同样存在城市热岛现象；(6)北京地区35℃以上高温天数基本呈增多趋势，且城区高温天数明显多于郊区；(7)边界层强逆温的存在有利于城市夏季强热岛的出现.  相似文献