Atmospheric Boundary-Layer Dynamics with Constant Bowen Ratio   总被引：1，自引：1，他引：0  

Amilcare Porporato 《Boundary-Layer Meteorology》2009,132(2):227-240

Motivated by the observation that the diurnal evolution of sensible and latent heat fluxes tends to maintain a constant Bowen ratio, we derive approximate solutions of the ordinary differential equations of a simplified atmospheric boundary-layer (ABL) model. Neglecting the early morning transition, the potential temperature and specific humidity of the mixed layer are found to be linearly related to the ABL height. Similar behaviour is followed by the inversion strengths of temperature and humidity at the top of the ABL. The potential temperature of the mixed layer depends on the entrainment parameter and the free-atmosphere temperature lapse rate, while the specific humidity also depends on the free-atmosphere humidity lapse rate and the Bowen ratio. The temporal dynamics appear only implicitly in the evolution of the height of the boundary layer, which in turn depends on the time-integrated surface sensible heat flux. Studying the limiting behaviour of the Bowen ratio for very low and very large values of net available energy, we also show how the tendency to maintain constant Bowen ratio during midday hours stems from its relative insensitivity to the atmospheric conditions for large values of net available energy. The analytical expression for the diurnal evolution of the ABL obtained with constant Bowen ratio is simple and provides a benchmark for the results of more complex models.  相似文献   

Velocity and Surface Shear Stress Distributions Behind a Rough-to-Smooth Surface Transition: A Simple New Model   总被引：1，自引：1，他引：0  

Leonardo P. Chamorro  Fernando Porté-Agel 《Boundary-Layer Meteorology》2009,130(1):29-41

A simple new model is proposed to predict the distribution of wind velocity and surface shear stress downwind of a rough-to-smooth surface transition. The wind velocity is estimated as a weighted average between two limiting logarithmic profiles: the first log law, which is recovered above the internal boundary-layer height, corresponds to the upwind velocity profile; the second log law is adjusted to the downwind aerodynamic roughness and local surface shear stress, and it is recovered near the surface, in the equilibrium sublayer. The proposed non-linear form of the weighting factor is equal to ln(z/z ₀₁)/ln(δ _i /z ₀₁), where z, δ _i and z ₀₁ are the elevation of the prediction location, the internal boundary-layer height at that downwind distance, and the upwind surface roughness, respectively. Unlike other simple analytical models, the new model does not rely on the assumption of a constant or linear distribution for the turbulent shear stress within the internal boundary layer. The performance of the new model is tested with wind-tunnel measurements and also with the field data of Bradley. Compared with other existing analytical models, the proposed model shows improved predictions of both surface shear stress and velocity distributions at different positions downwind of the transition.  相似文献   

长白山高压对辽宁中部城市群大气污染影响的数值模拟   总被引：2，自引：2，他引：0  

王扬锋  马雁军  陆忠艳  刘宁微  任万辉  葛林 《高原气象》2008,27(6)

利用新一代空气质量模式系统Models-3,通过改变模式中长白山山脉区域地形高度,对比分析长白山高压以及辽宁中部城市群5城市气象环境要素的变化情况。结果表明,改变地形后,原来较强的长白山高压有了明显的减弱,城市群5城市的水平气流辐合场消失,风速增大,逆温强度也减弱,有利于污染物的传输扩散;模拟结果也表明污染物浓度有明显的降低,试验较好地揭示了长白山高压对辽宁中部城市群大气污染的影响机制。  相似文献   

干旱区陆面过程和大气边界层研究进展   总被引：8，自引：2，他引：6  

张强  王胜  张杰  王润元  刘宏宜  李岩瑛 《地球科学进展》2009,24(11)

干旱区陆面过程和大气边界层不仅与气候、生态、水资源密切相关,而且影响我国气候格局和东亚大气环流,是一个十分重要的研究领域,近20多年已取得了比较系统的研究进展.从干旱区陆面热力和水分过程特征、干旱区大气边界层结构特征、干旱区陆面过程参数及其参数化公式、非均匀下垫面大气边界层理论、干旱城市大气边界层特征与污染机理等方面归纳总结了干旱区陆面过程和大气边界层领域取得的部分研究进展.并且,认为科学试验的代表性、复杂下垫面的影响、尺度转化、地表能量不平衡、极端天气过程的相互作用、水分过程的复杂性等问题是干旱区陆面过程和大气边界层研究领域的突出问题和未来研究重点.  相似文献   

气象—化学双向耦合模式（WRF-NAQPMS）研制及其在京津冀秋季重霾模拟中的应用   总被引：10，自引：2，他引：8  

王哲  王自发  李杰  郑海涛  晏平仲  李健军 《气候与环境研究》2014,19(2):153-163

为解析大气污染物与气象的双向反馈机制及其对气象和环境的影响,建立基于Mie散射理论的气溶胶—光学性质模块,研制气象-化学双向耦合器,以嵌套网格空气质量预报模式NAQPMS(Nested Air Quality Prediction Modeling System)为基础,建立了NAQPMS和中尺度气象模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)的双向耦合模式(WRF-NAQPMS)。利用此模式数值模拟了2013年9月27日至10月1日的北京-天津-河北地区一次秋季严重灰霾过程。结果表明,考虑气溶胶辐射反馈的双向耦合模式模拟的气象要素和细颗粒物(PM2.5)浓度与观测结果更为一致。灰霾期间,气溶胶直接辐射效应显著改变了边界层气象要素,北京-天津-河北地区地面接收的太阳短波辐射减少25%,2 m高度的温度平均下降1°C,湍流动能下降20%,10 m高度的风速降低超过0.2 m/s,边界层高度下降25%,使得边界层大气更加静稳,进而造成了重污染地区污染进一步加剧,如石家庄近地面细颗粒物浓度增加可达30%。分析表明灰霾与边界层气象要素之间存在一种正反馈机制,采用该机制的双向耦合模式有利于准确模拟和预报灰霾污染过程。  相似文献   

IAP AGCM4.0模式对热带大气季节内振荡的模拟评估   总被引：1，自引：1，他引：0  

林朝晖  王坤  肖子牛  张贺  詹艳玲 《气候与环境研究》2017,22(2):115-133

基于中国科学院大气物理所大气环流模式IAP AGCM4.0总共30年(1979~2008年)的模拟结果,评估了IAP AGCM4.0模式对热带大气季节内振荡的模拟能力。分析结果表明IAP AGCM4.0模式可以在一定程度上模拟出热带大气季节内振荡的主要时空谱结构特征,在周期30~80天处存在明显的谱能量中心;模式模拟的季节内振荡东传的主要特征与观测基本一致,东移波的能量远大于西移波。基于RMM指数(All-season Real-time Multivariate MJO Index)的分析表明,模式模拟的850 h Pa和200 h Pa季节内尺度风场和对流活动在赤道地区的空间分布与观测基本一致。但与观测相比,模式模拟的热带大气季节内振荡的周期较短,东传速度快于观测,虚假的西传特征过强,对流活跃区域范围较小、强度较弱。就非绝热加热而言,模式模拟结果与再分析资料比较接近,但最大加热在印度洋和西太平洋地区出现的位相较晚。进一步分析表明,模式中影响对流触发的相对湿度阈值(RHc)的不同取值(RHc分别取为85%、90%、95%和100%),可以显著影响热带大气非绝热加热垂直廓线,从而影响模式对热带大气季节内振荡的模拟;当对流触发相对湿度阈值取为90%时,IAP AGCM4.0模式对热带大气季节内振荡模拟的能力相对最好,非绝热加热垂直廓线在不同位相的分布特征也与再分析资料最为接近。这说明模式对流参数化方案中不同参数的合适选取,可以改进模式对热带大气季节内振荡的模拟能力。  相似文献   

IPCC AMIP模式对西南澳类季风环流的模拟   总被引：2，自引：1，他引：1  

冯娟  李建平 《气候与环境研究》2012,17(4):409-421

以西南澳类季风环流为出发点,考察了IPCC第四次评估报告AMIP提供的12个大气环流模式对于澳大利亚西南部(SWWA)地区降水的季节演化特征,西南澳类季风环流(SWAC)的季节特征、季节演化、对应的异常环流型及其年际变率的模拟性能进行了评估。结果表明,除了NCAR_CAM3模式以外,其余模式均能较好的再现SWWA地区近地层盛行风向季节性反转及副热带高压脊线的季节性跳跃特征。对副热带高压脊线的季节演化特征,虽然大部分模式可以模拟出其季节移动特征,但是对于副热带高压脊线的北跳、南撤时间、到达位置和年内振幅均不能很好模拟。其次,除了NCAR_CAM3,其余模式基本能刻画出与SWAC相联系的异常环流型结构;而对于SWAC的年际变率,基本所有模式均不能较好模拟。整体权衡,GISS_MODEL_E_R在模拟SWAC环流的年际变率方面表现出较其它模式稍好的性能,大致可以模拟出与观测SWAC相似的特征,对SWWA地区的冬季降水显示出了与观测相似的显著影响。  相似文献   

青藏高原及铁路沿线地表温度变化趋势预测   总被引：13，自引：3，他引：10  

李栋梁  郭慧  李跃清  钟海玲 《高原气象》2005,24(5):685-693

青藏高原及其铁路沿线各站的年地表温度具有很好的互相关性,特别是各站10年滑动平均温度互相关系数达到0．92,以此建立了1961-2003年青藏铁路沿线平均地表温度序列。研究表明：青藏高原地表温度的升高是明显的,40年来升高1．1～1．5℃,其升温率为0．44℃／10a。大气CO2浓度的增加有利于青藏高原地表温度的升高,而太阳黑子周期长度（SCL）的变长则起相反作用。地表温度对人气CO2浓度和SCL的最好响应约滞后10年。若根据SCL的变化和IPCC第三次评估报告给出的新的温室气体排放情景SRES-B1预测,目前青藏高原地表温度的升温到2010年前后达到最强,此后可能会出现一个明显的降温过程,到2030年前后可能低于20世纪70～90年代的平均值。新一轮的升温开始于2040年代。若综合考虑CO2和SCL两者的共同影响预测,未来50年平均最低、最高和年地表温度与1971-2000年的平均比较,分别升高0．2,1．0和0．6℃。  相似文献   

2009年冬季华北初雪对流层低层风场及 大气层结特征   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

夏茹娣  王东海  张立生 《气候与环境研究》2013,18(1):87-100

对2009年冬季我同华北一次回流初雪天气进行了数值模拟和诊断分析,重点研究了与回流相关的对流层低层风场的动力热力作用以及大气层结特征.结果表明:初雪是存高空低压槽、低空回流切变线以及地面倒槽锋生的共同影响下产生的,降雪区域随着影响系统向东南方向移动而移动;对降雪起到重要动力作用的偏东风回流主要出现在850 hPa及以下层次,其发展一方面与偏西气流形成低空风场辐合线,有利于气流的上升运动,一方面在地形的共同作用下,形成偏南风;偏南风的形成有利于暖空气向降雪区域输送,而暖平流与强冷空气相遇引起了锋生;偏东风回流除了起到重要的动力作用外,热力作用也很明显,其对降雪区域的水汽辐合起到了主要作用;在降雪发生时,对流层低层有明显的降温过程,大气边界层温度降到了0℃以下,850 hPa温度降至-5℃左右,该结果表明冬季关注数值模式模拟的对流层低层温度层结特征,将有助于对降水性质做出更准确的预报.  相似文献   

环渤海近海岸雾产生的天气条件及边界层特征分析     

田梦  吴彬贵  黄鹤  王兆宇  张文煜 《气候与环境研究》2020,25(2):199-210

利用渤海沿岸微波辐射计、风廓线雷达、四分量辐射仪和超声风速仪等多种观测反演资料,并结合常规站点气象资料,卫星云图,浮标气象水文观测和FNL（Final）再分析资料研究了2016年12月17~19日一次环渤海大雾个例产生的天气水文条件以及边界层垂直分层的辐射和湍流特征。研究发现:（1）此次大雾出现在大陆低压前部、入海高压后部的西南低空急流控制区域,与强急流相伴的暖湿平流输送为雾区提供了稳定的逆温和持续的水汽积累,非常有利于大雾天气的形成;（2）水汽通量的分布与低空急流的移动密切相关,近地面比湿的增速与低空急流的强度成正比;（3）由于低空急流的水汽输送增湿了环渤海低层大气,从而增强了大气辐射的衰减效应,导致雾形成前向下短波辐射逐渐减小,向下长波辐射不断增加,净辐射在大雾形成后趋近于零;（4）逆温有效抑制了湍流的发展,近地层湍流动能和摩擦速度微弱。  相似文献