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1.
利用中国科学院大气物理研究所北京325 m气象塔的风速和温度平均场观测资料和湍流资料,以及北京市气象台地面常规气象资料和逐日08:00和20:00(北京时间)的探空资料,分析了2002年3月18~22日沙尘暴过境前后北京城市边界层结构特征和湍流输送特征,结果表明:1)在沙尘暴爆发前,边界层中水平风速一直较小;气温较高,大气层结稳定,在边界层上部有强大的逆温层.随着冷锋过境,沙尘暴爆发,边界层中水平风速和平均湍流速度急剧增强;温度也突然变化,先迅速增强后又持续下降,逆温层迅速被破坏.2)沙尘暴初期,280 m上为系统性上升气流,而47和120 m则为系统性的下沉气流.随着沙尘暴爆发,湍流动能、向下传输的动量以及向上传输的感热也迅速增大,并且120 m高度的湍能、动量通量以及感热通量明显高于47和280 m,这与北京的局地环流有关.3)本次沙尘暴过程中,120和47 m层的摩擦速度都明显超过了北京的临界摩擦速度,表明局地起沙也是本次沙尘暴过程中北京沙尘的一个重要沙源.  相似文献
2.
北京地区一次强沙尘天气过程的中尺度通量特征   总被引:5,自引:0,他引:5       下载免费PDF全文
应用大气所325 m铁塔的湍流资料和梯度资料,对2003年3月20~23日影响北京的一次强沙尘天气过程的中尺度通量和湍流通量进行了分析,结果表明:冷空气的影响是从上层开始的.沙尘爆发前,边界层有强逆温存在,动量以中尺度输送为主,湍流很弱.沙尘爆发时,向下的湍流动量通量明显加大.湍流动量通量是沙尘沉降的主要原因,但沙尘爆发前的中尺度过程不能忽略.沙尘爆发前后,感热通量均以小尺度的湍流输送为主,中尺度输送不明显.  相似文献
3.
阵风的分形与混沌特征研究   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
首先分析了北京2002年3月一次强沙尘天气过程的阵风结构,对其进行了分形特征的分析,比较不同高度层上分数维的变化,不同时间尺度阵风概率分布的标度关系,以及无阵风时间尺度概率分布的标度与分数维存在的联系.更进一步,分析了2002年全年的阵风分形特性、3月的分形特征以及其他天气现象(如降雨)的分形特征比较后,发现:1)小尺度阵风结构的分数维要高于大尺度阵风分数维,这是因为小尺度阵风包含了更多短时局部的天气信息;2)不同高度、不同时间尺度阵风的分数维存在较大差异,而不是象湍流脉动时间序列的分数维那样随时间基本不变;3)因受天气形势的影响大,中尺度阵风的分数维虽基本相同,但由于大尺度阵风较少,其概率分布不存在标度关系,这同样也在其他天气现象(如降雨)中存在;4)无阵风时间尺度概率分布的标度与分数维之间的联系,一方面反映在其标度指数上,另一方面反映在其标度区间上.  相似文献
4.
影响测风塔代表性的因素很多,为了合理地确定测风塔观测结果能够代表的区域范围,需要通过适当的方法综合考虑这些因素。湍流通量代表性研究中常用的印痕函数是风速、稳定度、下垫面粗糙度等的函数,可以定量地刻画单点观测结果的代表性。利用印痕函数方法对中国风能资源观测网中来自不同下垫面的44个测风塔2010年的观测结果进行了测风塔资料的代表性分析。首先,根据两层(10、70 m)的风速和温度计算稳定度参数Lp并确定中性层结,粗糙度的计算选取了中性层结条件下满足对数风廓线的资料。然后,利用中性层结下70 m高度主导风向和风向频率较大方位的资料分析了两种印痕函数方法(Schuepp和Hsieh方法)的适用性及代表性范围与粗糙度的关系。两种方法得到的印痕函数对应距离(即代表性范围)比较接近。但是,在复杂山地Schuepp方法已不适用。当粗糙度小于10 m时,粗糙度与印痕函数对应距离的关系可用对数-线性函数描述。根据经验推荐了利用印痕函数积分90%对应的距离以及下垫面显著变化位置来确定测风塔代表范围。但是,印痕函数积分阈值仍需要通过示踪实验或数值模拟检验。  相似文献
5.
利用锡林浩特草原平坦下垫面塔层湍流资料,对常值通量层的高度进行了估计,检验了局地相似理论在均匀草原下垫面的适用性,对Monin-Obukhov相似理论和局地相似理论在常值通量层以上的大气边界层的适用性进行了比较。结果表明:(1)对于锡林浩特草原来说,常值通量层厚度在50m左右;(2)通过分析无量纲风速和温度梯度、无量纲风速方差、无量纲标量(温度T、水汽q、CO2浓度C)方差与稳定度z/L之间的关系,验证了局地相似理论在均匀草原下垫面70m以下大气边界层的适用性;(3)感热通量尺度与浮力长度尺度之间存在线性关系;(4)从经典Monin-Obukhov长度、局地Monin-Obukhov尺度和浮力长度尺度的对比分析来看,局地尺度更适用于50m以上的大气边界层,而浮力长度尺度不适用于50m以上的大气边界层。  相似文献
6.
The structures and characteristics of the marine-atmospheric boundary layer over the South China Sea during the passage of strong Typhoon Hagupit are analyzed in detail in this paper. The typhoon was generated in the western Pacific Ocean, and it passed across the South China Sea, finally landfalling in the west of Guangdong Province. The shortest distance between the typhoon center and the observation station on Zhizi Island(10 m in height) is 8.5 km. The observation data capture the whole of processes that occurred in the regions of the typhoon eye, two squall regions of the eye wall, and weak wind regions,before and after the typhoon's passage. The results show that:(a) during the strong wind(average velocityˉu 10 m s-1) period, in the atmospheric boundary layer below 110 m, ˉu is almost independent of height,and vertical velocity ˉw is greater than 0, increasing with ˉu and reaching 2–4 m s-1in the squall regions;(b) the turbulent fluctuations(frequency 1/60 Hz) and gusty disturbances(frequency between 1/600 and1/60 Hz) are both strong and anisotropic, but the anisotropy of the turbulent fluctuations is less strong;(c) ˉu can be used as the basic parameter to parameterize all the characteristics of fluctuations; and(d) the vertical flux of horizontal momentum contributed by the average flow(ˉu ·ˉw) is one order of magnitude larger than those contributed by fluctuation fluxes(u w and v w), implying that strong wind may have seriously disturbed the sea surface through drag force and downward transport of eddy momentum and generated large breaking waves, leading to formation of a strongly coupled marine-atmospheric boundary layer. This results in ˉw 0 in the atmosphere, and some portion of the momentum in the sea may be fed back again to the atmosphere due to ˉu ·ˉw 0.  相似文献
7.
The wind data of four typhoons were obtained and analyzed. The wind speeds were measured by sonic anemometers at four observation sites in Guangdong and Hainan provinces. Detailed analysis of the wind data was conducted to investigate the turbulence characteristics of the typhoons. Characteristics of the gust factor and the turbulence integral scale of the typhoons were concluded with high confidence. The relationships among the gust factor, gust duration time, mean wind speed, roughness length, and turbulence intensity were described. The turbulence integral scale was found to be closely related to the segment length and turbulence intensity.  相似文献
8.
陈雯超  刘爱君  宋丽莉  王丙兰 《气象》2019,45(2):251-262
利用广东省东莞市的80 m气象塔在台风莫拉菲、强对流和强冷空气期间的观测数据,分析不同强风天气系统近地面边界层的平均风和脉动风特性参数。研究发现:(1)1号强对流的风速变化最为剧烈,风速的10 min升幅可分别达台风和强冷空气大风的1.8和3. 7倍。强对流的10 min平均风向变幅也最剧烈,可达到120°·(10 min)~(-1)。(2)台风强风廓线的幂指数值为0. 177,要大于建筑结构荷载规范(GB 5009—2012)给出的B类下垫面0.15的参考值,而强对流的幂指数值接近规范给出的A类下垫面的参考值0. 12,强冷空气的幂指数值则仅为0. 10。(3)1号强对流强风平均湍流强度分别是台风和强冷空气大风平均湍流强度的1.4~2.1和1.7~2.0倍。(4)台风和强对流的风攻角在-3°~3°范围内,强冷空气大风的风攻角在0°附近变动。(5)强风影响期间湍流空间积分尺度均有增大的现象,台风强风经过时,水平(纵向和横向)湍流空间积分尺度明显增大了一个量级。(6)台风强风的湍流功率谱不满足在惯性子区湍流能谱密度的-5/3次方与频率成正比的规律和各向同性假设。台风强风的湍流能谱值要显著高于强对流和强冷空气,其中,在桥梁敏感频域台风的平均湍流能谱值约为强对流和强冷空气的3倍。  相似文献
9.
利用长白山脉哈尔巴岭气象塔高频率湍流梯度观测数据,分析了2007-2009年间2月和7月2 m、30 m和100 m 3个观测高度湍流统计特征,对复杂下垫面局地相似理论适用性进行了检验,求出了无量纲风速标准差、无量纲温度和湿度标准差与稳定度关系的经验公式,发现了该地域湍流统计特征的新现象。结果表明:(1)冬季和夏季对流条件下2 m、30 m和100 m高度上无量纲风速标准差与稳定度Z/L之间能较好的满足1/3幂律,但夏季能更好地满足1/3幂律,且变化趋势明显,而冬季变化趋势平缓,接近直线。通过和其他学者的研究结果进行比较,发现了一些差异。(2)冬季无量纲温度、湿度标准差观测值随稳定度分布十分离散,但总体变化趋势基本满足-1/3幂律,而夏季观测值分布集中,变化趋势较好地满足-1/3幂律,反映出该地域无量纲温度、湿度标准差与稳定度关系随季节变化十分明显,且夏季对流强于冬季。(3)在30 m和100 m高度上,摩擦速度具有明显的日变化,但2 m高度上摩擦速度的变化比较特异,出现了夜间高于日间的情况,通过研究三维风速的脉动资料,发现夜间的风速脉动资料明显偏大,是导致夜间摩擦速度u*取值较大的直接原因,这种现象的发生可能是由该地域地形效应和下垫面特征引起的。  相似文献
10.
何志强  卢新平  王丙兰 《气象》2014,40(11):1408-1413
雷暴大风是航空飞行的主要威胁之一。气象预报员预报雷暴引发的突如其来的短时强阵风难度较大。文章把McCann提出的WINDEX经验方程应用在首都机场地区,利用2006—2010年54511台站的探空资料计算经验指数WINDEX,并与首都机场地区雷暴引发的强阵风进行了对比分析。建立了雷暴强阵风的预报工作程序。  相似文献
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