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阵风锋与海风碰撞形成的大气波涌及其在对流触发中的作用
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作者 黄龙 张树时 +2 位作者 徐昕 黄泓 徐芬 《南京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期441-453,共13页
探究2018年6月12日夜间至次日凌晨,我国渤海沿岸上空阵风锋和海风碰撞形成大气波涌的过程,讨论了大气波涌对上游对流触发的作用.基于雷达、地面观测和高分辨率数值模拟,研究发现,海风在近岸建立了稳定的边界层条件,东传中尺度对流系统... 探究2018年6月12日夜间至次日凌晨,我国渤海沿岸上空阵风锋和海风碰撞形成大气波涌的过程,讨论了大气波涌对上游对流触发的作用.基于雷达、地面观测和高分辨率数值模拟,研究发现,海风在近岸建立了稳定的边界层条件,东传中尺度对流系统所带来的阵风锋在与其相互作用下,逐渐从具有密度流属性的阵风锋演变为具有重力波属性的非波状波涌,并最终演变为波状波涌.波状波涌在海风创造的波导环境中传播,抬升稳定边界层内高对流有效位能的气块,在上游触发对流,并进一步维持中尺度对流系统.鉴于暖季我国东部沿海阵风锋和海风的广泛分布,它们之间的相互作用为大气波涌在多种边界层条件下的生成提供了可能,大气波涌在我国沿海暖季夜间乃至日间强对流的发生发展中起着更为重要的作用. 展开更多
关键词 大气波涌 密度流碰撞 中尺度对流系统 对流触发 雷达资料应用 数值模拟
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基于变量相关性的挥发性有机物浓度及源排放协同资料同化策略研究
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作者 鞠昊星 彭珍 雷荔傈 《南京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期363-372,共10页
挥发性有机物VOCs (Volatile Organic Compounds)是对流层O_(3)以及二次细颗粒物(PM_(2.5),Fine Particulate Matter)的重要前体物,资料同化系统对VOCs浓度及源排放的处理策略会显著影响空气污染物预报的准确性.提出了一种基于相关性的V... 挥发性有机物VOCs (Volatile Organic Compounds)是对流层O_(3)以及二次细颗粒物(PM_(2.5),Fine Particulate Matter)的重要前体物,资料同化系统对VOCs浓度及源排放的处理策略会显著影响空气污染物预报的准确性.提出了一种基于相关性的VOCs指数,用于定量筛选资料同化过程中由观测数据更新的VOCs模式变量及源排放清单项.采用WRF-Chem (Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry)模式以及EnSRF (Ensemble Square Root Filter)资料同化算法,针对2022年7-8月长三角地区极端高温事件进行了个例分析,结果表明:在源排放反演上,通过VOCs指数筛选更新变量,后验总VOCs源排放具有与O_(3)观测相似的日间峰值,这样的日间峰值使该模式能更好地修正其对O_(3)预报偏低的系统性误差;在对O_(3)和PM_(2.5)的预报中,通过VOCs指数筛选更新变量的同化策略的表现最优,与未进行更新变量筛选的同化策略相比,其72 h预报的均方根误差分别下降了5.5%和7.2%. 展开更多
关键词 资料同化 数值模拟 挥发性有机物 空气污染预报
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台风“利奇马”(2019)发展演变过程的等熵分析
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作者 莫彩娟 王晨迪 方娟 《南京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期409-424,共16页
等熵分析是一种通过相当位温(θ_(e))来区分高熵上升气团和低熵下沉气团的分析方法,能够有效揭示大气的热力学和动力学结构特征.利用完全可压缩的中尺度数值模式(WRF V4.0)对2019年西北太平洋超级台风“利奇马”进行了高精度数值模拟,... 等熵分析是一种通过相当位温(θ_(e))来区分高熵上升气团和低熵下沉气团的分析方法,能够有效揭示大气的热力学和动力学结构特征.利用完全可压缩的中尺度数值模式(WRF V4.0)对2019年西北太平洋超级台风“利奇马”进行了高精度数值模拟,基于模拟数据在等熵框架下对其演变特征进行了详细分析.研究发现,等熵框架可以很好地反映“利奇马”在快速增强(RI)阶段高层暖心结构的形成、眼区相对湿度显著降低的趋势,以及在双眼墙形成过程中对应着主次眼墙的两处上升运动,这表明等熵框架能够反映台风快速增强和双眼墙演变过程中的关键结构变化特征,相对于物理坐标系而言,其优点是不需要事先确定台风的中心位置.基于等熵分析,进一步分析了台风“利奇马”发展演变过程中的能量学特征,“利奇马”在发展增强过程中从海洋汲取能量的能力和对应的热机效率逐渐提升,在RI阶段达到峰值,在双眼墙形成后则略有下降但仍维持在较高水平,这表明“利奇马”在快速增强和双眼墙演变过程中能够高效地将潜热转化为机械能,维持其强烈的动力学结构. 展开更多
关键词 台风 双眼墙 等熵分析 能量循环
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观测时空分辨率对集合同化和预报的影响
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作者 李茹珊 邓俊杰 +2 位作者 孙浩昊 傅克成 雷荔傈 《南京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期506-516,共11页
随着观测系统的发展,大气观测资料的空间和时间分辨率得以提升.资料同化通过结合观测数据和短期预报,对大气状态进行优化估计,观测系统的设计对资料同化的效果有重要影响.在相同观测数目的条件下,研究了不同观测密度和观测频率对集合同... 随着观测系统的发展,大气观测资料的空间和时间分辨率得以提升.资料同化通过结合观测数据和短期预报,对大气状态进行优化估计,观测系统的设计对资料同化的效果有重要影响.在相同观测数目的条件下,研究了不同观测密度和观测频率对集合同化以及后续预报效果的影响.利用Lorenz05模型进行观测系统模拟试验及敏感性试验.结果表明在最优同化参数条件下,使用模式误差较小的大尺度模型、中等的观测密度和频率相对高密度(低频率)或低密度(高频率)观测可提供最小的预报误差以及更可靠的不确定性评估.当模式误差较大时,对于大尺度模型和多尺度模型,使用高密度(低频率)的观测能提供最优的预报结果,这主要得益于高密度的观测能有效修正模式误差并能在多尺度模型中充分捕捉小尺度信息. 展开更多
关键词 资料同化 观测系统 模式误差
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葵花-8卫星AOD资料在CMA-MESO/CUACE CW 3DVar同化系统中的个例应用研究
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作者 田伟红 庄照荣 +1 位作者 韩威 沈学顺 《高原气象》 CSCD 北大核心 2024年第5期1259-1270,共12页
CMA-MESO/CUACE CW化学天气耦合模式是自主研发的大气化学耦合模式,目前CMA-MESO/CUACE CW3DVar同化系统实现了地面气溶胶观测可吸入颗粒物PM_(2.5)和PM10的同化,为增强耦合同化系统非常规观测的同化能力,文中在CMA-MESO大气化学天气耦... CMA-MESO/CUACE CW化学天气耦合模式是自主研发的大气化学耦合模式,目前CMA-MESO/CUACE CW3DVar同化系统实现了地面气溶胶观测可吸入颗粒物PM_(2.5)和PM10的同化,为增强耦合同化系统非常规观测的同化能力,文中在CMA-MESO大气化学天气耦合三维变分同化框架基础上,利用查表法获得气溶胶消光系数,然后建立气溶胶光学厚度(AerosolOpticalDepth,AOD)和气溶胶组分之间关系的观测算子、切线性观测算子和伴随观测算子,实现AOD观测资料的同化应用。针对2016年12月18-20日华北、黄淮地区一次污染天气过程进行同化预报试验,试验结果表明同化葵花-8卫星(Hi‐mawari-8)气溶胶光学厚度观测后,PM_(2.5)分析的重污染区范围有所扩大,山西东南部分析与实况分布更为接近,但是山东大部地区PM_(2.5)分析偏强,与观测相比PM_(2.5)质量浓度存在高估。同时同化Himawari-8 AOD观测和地面气溶胶站点观测的PM_(2.5)分析最优,分析与观测距平相关系数最高,平均偏差、均方根误差及标准差最小。重污染区的PM_(2.5)预报检验结果表明,同化Himawari-8AOD观测对大于350µg·m^(-3)量级PM_(2.5)预报正贡献可以持续到48 h,但整体来说,同时同化Himawari-8AOD观测和地面气溶胶站点观测对各个量级的PM_(2.5)质量浓度预报质量最优。 展开更多
关键词 气溶胶光学厚度观测(AOD) CMA-MESO三维变分 CUACE 葵花-8(Himawari-8)
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陆面模式CLM4.5对青藏高原高寒草甸地表能量交换模拟性能的评估 被引量:28
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作者 谢志鹏 胡泽勇 +4 位作者 刘火霖 孙根厚 杨耀先 蔺筠 黄芳芳 《高原气象》 CSCD 北大核心 2017年第1期1-12,共12页
利用中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站2013年9月1日至2014年8月31日一个完整年的观测资料,对陆面过程模式CLM4.5在青藏高原(下称高原)高寒草甸下垫面地表能量交换的模拟性能进行了评估。模拟结果表明,CLM4.5能够较好的模拟高原春... 利用中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站2013年9月1日至2014年8月31日一个完整年的观测资料,对陆面过程模式CLM4.5在青藏高原(下称高原)高寒草甸下垫面地表能量交换的模拟性能进行了评估。模拟结果表明,CLM4.5能够较好的模拟高原春季、夏季和秋季非冻结期地面长波、反射辐射和地表净辐射、感热和潜热通量以及地表土壤热通量等的季节变化和日循环特征。但对冬季冻结期地表温度的模拟偏低,导致模拟与观测的感热反相,对地面反射辐射模拟偏大。截断冬季降水的敏感性试验进一步指出,模式冬季反射辐射偏大主要是由于积雪引起的地表反照率偏高造成,进而造成地表温度以及感热通量的模拟偏低。因此,高原积雪参数化方案以及与积雪相关的反照率参数化方案还需进一步改进和完善。 展开更多
关键词 青藏高原 CLM 陆面过程 辐射收支 水热交换 反照率
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基于雷达外推临近预报和中尺度数值预报融合技术的短时定量降水预报试验 被引量:51
7
作者 程丛兰 陈明轩 +2 位作者 王建捷 高峰 杨汉贤 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期397-415,共19页
为克服目前中尺度数值模式在对流尺度定量降水短时预报方面的不足,弥补基于"外推"的临近预报技术在2 h以上定量降水预报能力方面的缺陷,研究设计了一种基于"外推"临近预报技术和中尺度数值模式的定量降水预报(QPF)... 为克服目前中尺度数值模式在对流尺度定量降水短时预报方面的不足,弥补基于"外推"的临近预报技术在2 h以上定量降水预报能力方面的缺陷,研究设计了一种基于"外推"临近预报技术和中尺度数值模式的定量降水预报(QPF)融合技术方案,并进行了试验应用。该方案首先基于雷达探测和自动气象站观测的定量降水估计(QPE)结果,对中尺度数值模式输出的定量降水预报在谱空间进行相位校正,分析计算出数值预报和观测的偏差,导出一个附加的数值预报校正场;其次,根据数值预报校正场满足一定时间变化分布的特征,调整相应时段的数值预报降水区域和强度;最后,利用双曲正切线权重函数,对校正后的数值模式定量降水预报和基于临近预报技术的定量降水预报进行融合,融合权重根据典型环流特征动态变化。融合后的定量降水预报在前1-2 h表现出主要依赖"外推"临近预报结果,之后随着融合权重的变化,数值预报对融合结果的贡献逐渐加大,直至融合后5-6 h占主导地位。通过对京津冀地区2011年夏季5个及2012年夏季2个典型强降水个例的80次预报试验及其检验,表明融合后的0-6 h定量降水预报结果改进较为明显,总体优于单独的临近预报技术或者中尺度数值预报模式的结果。 展开更多
关键词 定量降水预报 融合 中尺度数值预报 临近预报
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WRF模式中边界层参数化方案在藏东南复杂下垫面适用性研究 被引量:30
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作者 李斐 邹捍 +4 位作者 周立波 马舒坡 李鹏 朱金焕 张宇 《高原气象》 CSCD 北大核心 2017年第2期340-357,共18页
藏东南地区是青藏高原山地复杂下垫面的典型代表,其边界层大气过程异常复杂,给数值模拟和预报带来较大困难。大气边界层参数化方案的选取关系到能否正确模拟和预报局地大气过程。本研究采用中尺度模式WRF(Weather Research and Forecast... 藏东南地区是青藏高原山地复杂下垫面的典型代表,其边界层大气过程异常复杂,给数值模拟和预报带来较大困难。大气边界层参数化方案的选取关系到能否正确模拟和预报局地大气过程。本研究采用中尺度模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)对藏东南林芝地区对流和稳定边界层大气过程进行模拟,与2013年夏季"藏东南地区复杂下垫面地气交换观测实验"资料对比,研究ACM2,Boulac,M YJ,QNSE和YSU5种边界层参数化方案在青藏高原复杂下垫面的适用性。结果表明:对于水汽混合比垂直结构的模拟,Boulac和MYJ方案分别在模拟对流边界层和稳定边界层时能力最优。ACM 2方案最适宜藏东南复杂下垫面条件下的位温和风速垂直分布的模拟。各边界层参数化方案模拟对流边界层高度均较实际观测偏低,其中,QNSE方案模拟的边界层高度最接近观测。同一种边界层参数化方案对于夜间稳定边界层和正午对流边界层的模拟能力也不相同。该地区边界层风场受地形影响显著,风速较小,模拟的近地层风场较观测偏弱,MYJ和QNSE方案对近地层风场的模拟效果较好。 展开更多
关键词 青藏高原 大气边界层 WRF模式 边界层参数化方案
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基于WRF-LES的干旱湖区近地面风场模拟与敏感性研究 被引量:18
9
作者 孙学金 李岩 +4 位作者 张燕鸿 宁辉 唐敬 文元宏 苗青建 《高原气象》 CSCD 北大核心 2017年第3期835-844,共10页
基于6层嵌套的WRF-ARW模式,在新疆博斯腾湖某湖岸地区进行了实际大气条件下的LES近地面风场数值模拟,并依据该地观探测资料开展了模拟结果的比对分析。为了探讨该地陆面特征对模拟结果的影响,分别针对地形分辨率、土壤湿度和地表粗糙度... 基于6层嵌套的WRF-ARW模式,在新疆博斯腾湖某湖岸地区进行了实际大气条件下的LES近地面风场数值模拟,并依据该地观探测资料开展了模拟结果的比对分析。为了探讨该地陆面特征对模拟结果的影响,分别针对地形分辨率、土壤湿度和地表粗糙度开展了敏感性试验。研究结果表明,在所关注的小尺度研究区域内,WRF-LES通过对大气边界层内大尺度湍涡的直接解析,相比于中尺度模拟,模拟结果更能体现出近地层风场的高度起伏性,进而提高数值模拟的真实性和准确性。为达到预期应用效果,WRF-LES需要与之相匹配的高分辨率的地形数据,此外土壤湿度数据会通过改变地表热通量分配来影响日间大尺度湍涡的发展,进而影响近地面风场模拟结果,而地表粗糙度对WRF-LES近地面风速模拟的影响则较为复杂。 展开更多
关键词 近地面风场 复杂地形 WRF 大涡模拟 陆面参数
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琼州海峡大风数值模拟及地形敏感性试验 被引量:13
10
作者 杨仁勇 冯文 +1 位作者 许向春 辛吉武 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2011年第1期95-100,共6页
使用WRF3.1模式对2008年12月4日、12月21日、2009年3月13日的三次冷空气造成的琼州海峡大风过程进行数值模拟和地形敏感性试验。模拟结果表明:水平格距4 km的模拟地面风场与实况接近,中尺度模式在大风的起风时间、持续时间、风速大小等... 使用WRF3.1模式对2008年12月4日、12月21日、2009年3月13日的三次冷空气造成的琼州海峡大风过程进行数值模拟和地形敏感性试验。模拟结果表明:水平格距4 km的模拟地面风场与实况接近,中尺度模式在大风的起风时间、持续时间、风速大小等方面有较强的预报能力,并能反映冷空气偏东路径与偏西路径过程中琼州海峡大风的不同分布特征。地形敏感性试验表明:由于南北两岸地形作用,在偏东北大风起风时段易产生地面风速增大的"狭管效应",在海峡中间区域风速增大幅度为0.5~1.4 m/s,时间上狭管效应主要表现在大风过程的前6 h,从起风时次开始增大,一般在3 h后表现最强,之后随之减弱。 展开更多
关键词 天气预报 数值模拟 试验 大风 琼州海峡 地形
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西安市秋季大气细粒子(PM_(2.5))中化学元素的浓度特征和来源 被引量:18
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作者 甘小凤 曹军骥 +2 位作者 王启元 沈振兴 徐红梅 《安徽农业科学》 CAS 北大核心 2011年第19期11692-11694,11697,共4页
[目的]研究西安市秋季大气细粒子(PM2.5)中化学元素的浓度特征及来源。[方法]于2009年10月利用微流量采样器采集西安大气中PM2.5样品,分析其元素浓度特征及来源。[结果]西安市秋季大气中PM2.5质量浓度的平均值为168.44μg/m3,最小值为53... [目的]研究西安市秋季大气细粒子(PM2.5)中化学元素的浓度特征及来源。[方法]于2009年10月利用微流量采样器采集西安大气中PM2.5样品,分析其元素浓度特征及来源。[结果]西安市秋季大气中PM2.5质量浓度的平均值为168.44μg/m3,最小值为53.29μg/m3,最大值达358.16μg/m3,高于北京、珠江三角洲;PM2.5中S、Zn、K、Cl、Ca、Fe的质量浓度均超过1.0μg/m3,处于较高污染水平;PM2.5中K与有机碳(OC)、元素碳(EC)的相关性较高,相关系数分别为0.76和0.75(P<0.0001),说明OC、EC与K具有相同的来源,生物质燃烧对OC、EC有一定的贡献;元素的富集因子分析表明,K、Ca、Fe、Ti、Mn和Cr主要来源于地壳或岩石风化等自然源,而S、Zn、Cl、Pb、Br、Mo、Cd和As主要受人为污染源的影响,而受土壤扬尘等自然源的影响较小,其中Cd的富集因子最大,主要来源于金属冶炼等人为污染;燃煤、生物质燃烧、机动车尾气排放、冶金化工、扬尘等是该区秋季PM2.5的主要来源。[结论]该研究为城市环境污染治理提供了理论依据。 展开更多
关键词 大气细粒子 化学元素 富集因子 因子分析
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南海中尺度大气-海浪耦合模式及其对该区一次强台风过程的模拟研究 被引量:12
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作者 关皓 周林 +1 位作者 王汉杰 宋帅 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期342-350,共9页
利用中尺度大气模式MM5(V3)和第3代海浪模式WWATCH建立考虑大气-海浪相互作用的风浪耦合模式。在耦合模式中引入考虑波浪影响的海表粗糙度参数化方案,大气模式分量提供海面10m风场驱动海浪模式分量运行,并利用海浪模式分量反馈的波龄参... 利用中尺度大气模式MM5(V3)和第3代海浪模式WWATCH建立考虑大气-海浪相互作用的风浪耦合模式。在耦合模式中引入考虑波浪影响的海表粗糙度参数化方案,大气模式分量提供海面10m风场驱动海浪模式分量运行,并利用海浪模式分量反馈的波龄参数计算海表粗糙度。利用耦合模式模拟南海的一次台风过程,通过3组对比试验,检验耦合模式对台风过程的模拟效果并研究大气-海浪相互作用对台风过程的影响。结果表明:耦合模式能够较好地模拟南海的台风过程,与非耦合大气模式相比,其模拟的台风强度略有增强,路径变化不大;耦合模式对台风过程中海表热通量及降水影响显著,在台风充分发展过程中,耦合模式模拟的海表热通量增强,台风螺旋雨带上尤其是台风路径的右侧,耦合模式模拟的降水强于非耦合模式;耦合模式较好地模拟了台风过程海浪场的分布和演变,与非耦合模式相比,其模拟的海浪场增强,与实际更为接近;考虑了海表粗糙度对波浪的依赖关系后,海浪场同时影响海表的动力过程和热力过程,从本次个例看,在台风发展初期,海浪对海表动力作用影响显著,其反馈作用使台风系统减弱,但在台风充分发展后,耦合系统中海表热通量增加,热力作用显著增强,海浪的反馈作用有利于台风系统的发展和维持。 展开更多
关键词 大气模式 海浪模式 耦合模式 台风 海表粗糙度
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UV-B辐射增加对小麦的影响 被引量:20
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作者 张富存 何雨红 +1 位作者 郑有飞 王传海 《南京气象学院学报》 CSCD 北大核心 2003年第4期545-551,共7页
通过观测 ,分析了 UV- B辐射增加对小麦生长发育的影响 ,计算了 UV- B增加条件下对作物群体生产力生态特征值发生变化的情况。分析结果表明 ,UV- B辐射增加影响小麦生长发育表现在 :生育期推迟 ,叶面积、分蘖和开花数减少 ,植株矮化 ,... 通过观测 ,分析了 UV- B辐射增加对小麦生长发育的影响 ,计算了 UV- B增加条件下对作物群体生产力生态特征值发生变化的情况。分析结果表明 ,UV- B辐射增加影响小麦生长发育表现在 :生育期推迟 ,叶面积、分蘖和开花数减少 ,植株矮化 ,绿叶数、单株干物重、叶重、穗重等减小 ;影响小麦群体生产力表现在 :群体生长率、相对生长率、叶面积指数、叶日积、净同化率都在生育期的中后期有很大幅度的减小 ,从而使小麦每亩株数、每株穗数、每穗粒数、千粒重也明显下降 ,最终影响到小麦群体生物学产量及经济学产量。 展开更多
关键词 UV-B辐射 小麦 生长发育 生产力
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风沙流中风速廓线的数值模拟与实验验证 被引量:22
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作者 董治宝 慕青松 王洪涛 《气象学报》 CSCD 北大核心 2008年第2期158-166,共9页
如何描述风沙流中被风沙运动改变了的风速廓线是风沙相互作用研究中的关键问题之一。该文中将跃移风沙流视为一种颗粒拟流体,将跃移颗粒对气流产生的阻力用颗粒流的阻力系数来表达,建立了描写两场相互作用的数学模型。颗粒流的阻力系数... 如何描述风沙流中被风沙运动改变了的风速廓线是风沙相互作用研究中的关键问题之一。该文中将跃移风沙流视为一种颗粒拟流体,将跃移颗粒对气流产生的阻力用颗粒流的阻力系数来表达,建立了描写两场相互作用的数学模型。颗粒流的阻力系数采用了前人在液态流化床研究中得出的阻力系数表达形式,通过引入一个修正系数,使其适用于风沙流(气-固两相流)。将风沙边界层划分为跃移颗粒所产生的阻力不可忽略的内边界层和跃移颗粒阻力可以忽略但受内边界层影响的外边界层,分别建立了内边界层和外边界层的风速廓线表达式。应用所建立的数学模型,根据由风洞实验测定的跃移风沙流的浓度分布和速度分布资料,计算了跃移风沙流中的风速廓线,并与风洞实测结果进行了对比。结果表明,计算风速廓线与实测风速廓线吻合得比较好,在半对数图上均为上凸的曲线,有别于无风沙运动时的直线。跃移边界层外风速分布可较好地用对数函数来描述。对风沙流中风速廓线的进一步分析证实了风沙物理学奠基人Bagnold在其早期观测风沙流中的风速廓线时提出的"结点现象"(Bagnold结),该结点的高度随风速的增大而升高,随颗粒粒径的增大而降低。根据数值模拟和模拟实验,可以认为有风沙运动的动床剪切风速是综合反映风场与跃移层以及地表之间相互作用的物理量。 展开更多
关键词 风沙流 风速廓线 剪切风速 拜格诺结
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大气数值预报模式中高度地形追随坐标的设计研究:理论分析与理想试验 被引量:12
15
作者 李超 陈德辉 李兴良 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1247-1259,共13页
采用一种统一的地形追随坐标的形式,对Gal-Chen&Somerville(简称Gal.C.S坐标)、平缓坐标(smoothed levelverti calcoordinate,简称SLEVE坐标)等几种典型的高度地形追随坐标进行了气压梯度力计算误差影响和二维质量平流试验的理论分... 采用一种统一的地形追随坐标的形式,对Gal-Chen&Somerville(简称Gal.C.S坐标)、平缓坐标(smoothed levelverti calcoordinate,简称SLEVE坐标)等几种典型的高度地形追随坐标进行了气压梯度力计算误差影响和二维质量平流试验的理论分析,并与一种新提出的高度地形追随坐标——三角函数平缓坐标(简称COS坐标)进行比较。气压梯度力计算误差分析结果显示,与Gal.C.S坐标相比,单尺度平缓坐标(简称SLEVE1坐标)、双尺度平缓坐标(简称SLEVE2坐标)和COS坐标在减小气压梯度力计算误差上有不同程度的改进,SLEVE2坐标和COS坐标比其他两种坐标更具优势,衰减系数b和坐标转换的雅可比项对减小误差起决定性作用。二维质量平流试验也有类似的结果,与无地形的参考试验结果相比,COS坐标的质量输送计算误差最小,且经优化的COS坐标的质量输送计算误差几乎和参考计算误差完全重合,在4种坐标中最优。 展开更多
关键词 大气数值预报模式 高度地形追随坐标 气压梯度力计算误差 二维质量平流扩散
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一种新型高度地形追随坐标在GRAPES区域模式中的实现:理想试验与比较研究 被引量:12
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作者 张旭 黄伟 陈葆德 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期331-340,共10页
将一种新的高度地形追随坐标(Klemp坐标)引入了GRAPES区域模式,并与传统追随坐标(Gal-Chen坐标)和平缓地形追随坐标(SLEVE,Smooth Level Vertical coordinate)进行了比较。对不同坐标下气压梯度力的计算误差通过理想静止大气试验进行了... 将一种新的高度地形追随坐标(Klemp坐标)引入了GRAPES区域模式,并与传统追随坐标(Gal-Chen坐标)和平缓地形追随坐标(SLEVE,Smooth Level Vertical coordinate)进行了比较。对不同坐标下气压梯度力的计算误差通过理想静止大气试验进行了评估,结果表明:与Gal-Chen坐标和SLEVE坐标相比,Klemp坐标有效地减小了气压梯度力的计算误差。理想重力波模拟试验表明,Klemp坐标下对重力波的模拟相比其他两种坐标也更接近于解析解。模式进一步采用了Mahrer气压梯度计算方案减少了计算误差,并提高了模式的精度和稳定性。实际个例试验与理想试验的结论相似。 展开更多
关键词 高度地形追随坐标 GRAPES模式 气压梯度力 静止大气试验
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辐射和积云对流过程对大气辐射通量的影响 被引量:11
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作者 李剑东 刘屹岷 +1 位作者 孙治安 吴国雄 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期355-369,共15页
基于中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室发展的全球大气环流谱模式(SAMIL-R42L26),研究了澳大利亚气象局研究中心(BMRC)新辐射方案和新Zhang-McFarlane积云对流方案对大气辐射通量模拟的影响。新辐... 基于中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室发展的全球大气环流谱模式(SAMIL-R42L26),研究了澳大利亚气象局研究中心(BMRC)新辐射方案和新Zhang-McFarlane积云对流方案对大气辐射通量模拟的影响。新辐射方案相比原辐射方案在辐射计算光谱分辨率、气体吸收和计算效率等方面作了很多改进,其对大气辐射通量的模拟能力相应提高。在晴空条件下,大气顶出射长波、大气吸收短波和地表入射短波等与观测的偏差较原辐射方案明显减小,尤其是在对流活跃区域。在云天条件下大气辐射通量与观测的偏差也较原辐射方案减小,但其偏差依然较大,这与模式中积云对流参数化方案模拟能力不足引起的辐射通量偏差有关。为此,换用了新Zhang-McFarlane积云对流方案,其结果表明,对流活跃区水汽含量显著增加,原对流方案中偏强的"双赤道辐合带"现象明显减弱,赤道辐合带地区的大气辐射通量偏差有明显减小,在海洋地区晴空大气顶出射长波和地表入射短波的量值及空间分布均接近观测结果,同时大气顶全球平均能量收支的年变化和观测结果趋于一致,其中模拟的全球年平均大气顶能量收支和观测的偏差不到0.6W/m2。试验结果同时表明,在未来研究中引入气溶胶分布、调整相关的云物理和陆面过程等物理参数化方案是进一步提高SAMIL-R42L26辐射通量模拟性能的关键。 展开更多
关键词 大气环流模式 辐射方案 积云对流方案 辐射通量
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半干旱区植被减少与城市化对大气的局地和非局地影响的数值模拟 被引量:7
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作者 陈磊 田文寿 王婵 《高原气象》 CSCD 北大核心 2009年第2期233-245,共13页
利用中尺度模式对一半干旱地区植被和下垫面发生改变后大气产生的局地和非局地的响应进行了模拟分析。结果表明,植被变化对区域内温度的影响比较复杂,并有明显的日变化。相比与区域城市化形成的强而稳定的增温中心,植被减少只会在区域... 利用中尺度模式对一半干旱地区植被和下垫面发生改变后大气产生的局地和非局地的响应进行了模拟分析。结果表明,植被变化对区域内温度的影响比较复杂,并有明显的日变化。相比与区域城市化形成的强而稳定的增温中心,植被减少只会在区域形成较弱而间断的增温中心并敏感地依赖于地面净能量在感热、潜热和土壤热通量之间的分配。区域内植被变化和下垫面特性的改变导致的局地温度变化在背景风场的作用下向区域外传播,其传播的细节与风场的特征和地形密切相关。在适当的环流背景下,迎风坡下垫面改变导致的温度变化可在背景风场的输送下,绕过很高的山脊在背风坡形成一个持久的变温中心。植被减少导致的变温中心会在原有的环流形式上叠加一个强迫的二级环流。在中等风速条件下,近地面约1K的区域变温所造成的二级环流深度可达到1.1 km。区域植被的减少,一方面减少了地面向上的水汽输送,导致了区域内气柱水汽含量的减少;另一方面增温引起的强迫二级环流会使区域外水汽向内输送,部分地补偿了地面向上输送水汽的减少,但是二者总体的效果是区域内的气柱水汽总量减少。在实验区域之外,上风向趋于增湿而下风向趋于减湿。 展开更多
关键词 半干旱区 植被变化 城市化 二级环流 水汽输送 数值模拟
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不同垂直坐标系对垂直速度计算的影响 被引量:9
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作者 李兴良 陈德辉 沈学顺 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2005年第3期265-276,共12页
近年来,随着高精度中尺度数值预报模式和多尺度统一模式的发展,与之相关的一些非静力中尺度模式技术也随之提了出来,垂直坐标系的影响问题就是其中之一。本文借助于高精度美国新一代数值预报模式WRF(Weather Reseachand Forecast),模拟... 近年来,随着高精度中尺度数值预报模式和多尺度统一模式的发展,与之相关的一些非静力中尺度模式技术也随之提了出来,垂直坐标系的影响问题就是其中之一。本文借助于高精度美国新一代数值预报模式WRF(Weather Reseachand Forecast),模拟分析了两种不同的坐标系对模式大气中垂直速度计算的影响。试验结果表明,不同的坐标系对大气垂直速度大小计算存在着差异,特别是当分辨率提高时,不同垂直坐标系对大气垂直结构的刻画的差别更加明显。由于垂直速度与降雨过程密切相关,垂直速度的计算差异必然影响模式对降雨过程的描述。理想试验结果表明,在气压地形追随坐标中气压梯度力的计算对地表气压计算很敏感。 展开更多
关键词 数值预报模式 坐标系 垂直速度 气压梯度力
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水、陆不均匀条件下大气边界层结构的模拟研究 被引量:13
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作者 姜金华 胡非 +1 位作者 刘熙明 赵广来 《南京气象学院学报》 CSCD 北大核心 2007年第2期162-169,共8页
应用2004年白洋淀野外观测实验资料,对白洋淀地区水、陆不均匀分布条件下的大气边界层开展了数值模拟试验,结果表明:由于下垫面的热力差异,在360多km2的白洋淀地区,地表特征分布的不均匀可以引发弱的局地环流,影响大气边界层内温度和湿... 应用2004年白洋淀野外观测实验资料,对白洋淀地区水、陆不均匀分布条件下的大气边界层开展了数值模拟试验,结果表明:由于下垫面的热力差异,在360多km2的白洋淀地区,地表特征分布的不均匀可以引发弱的局地环流,影响大气边界层内温度和湿度的空间分布;在500 m高度以下,下垫面不均匀分布对湍流动能有明显影响。最后将模拟结果与观测资料进行了对比检验。 展开更多
关键词 不均匀下垫面 大气边界层 湍流动能 数值模拟
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