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A Kinematic Thermal Model for Descending Slabs with Velocity Boundary Layers
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作者 Keliang Zhang Graduate University of the Chinese Academy of Sciences,College of Earth Science,Beijing 100049,China. 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期195-196,共2页
Kinematic models compute the temperature distribution by prescribing a constant convergent velocity for the subducting slab,resulting in an artificial velocity discontinuity,which may accelerate the heating of subduct... Kinematic models compute the temperature distribution by prescribing a constant convergent velocity for the subducting slab,resulting in an artificial velocity discontinuity,which may accelerate the heating of subducting slabs.For the purpose to moderate the influence of such artificial discontinuity, we construct a 2D thermal model for subduction zones with a velocity boundary layer,within which the velocities decrease linearly with the distance from the interfaces of slabs.Temperatures are calculated 展开更多
关键词 KINEMATIC model thermal structure SUBDUCTION zone VELOCITY boundary layer finite element method
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Advances in the Researches of the Middle and Upper Atmosphere in China
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作者 CHEN Zeyu CHEN Hongbin +8 位作者 XU Jiyao HUANG Kaiming XUE Xianghui HU Dingzhu CHEN Wen YANG Guotao TIAN Wenshou HU Yongyun XIA Yan 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期856-874,共19页
In this report we summarize the research results by Chinese scientists in 2018–2020.The focuses are placed on the researches of the middle and upper atmosphere,specifically the researches on atmospheric structure and... In this report we summarize the research results by Chinese scientists in 2018–2020.The focuses are placed on the researches of the middle and upper atmosphere,specifically the researches on atmospheric structure and composition,climate and chemistry-climate coupling and climate modelling,dynamics in particular those inducing the coupling of the atmospheric layers. 展开更多
关键词 Middle and upper atmosphere structure and composition CLIMATE layer coupling
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低风速下涌浪和大气稳定度对海气湍动能通量的影响
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作者 谭超 宋金宝 刘长龙 《海洋与湖沼》 北大核心 2025年第2期275-286,共12页
海气湍动能通量刻画了海气之间湍动能的交换过程,同时包含着大气湍流相干结构的重要信息。基于广东茂名附近海上观测塔2012年2月15日至5月8日的实测大气湍流数据以及同步波浪测量数据,研究并对比了低风速情况下不同海浪条件和大气稳定... 海气湍动能通量刻画了海气之间湍动能的交换过程,同时包含着大气湍流相干结构的重要信息。基于广东茂名附近海上观测塔2012年2月15日至5月8日的实测大气湍流数据以及同步波浪测量数据,研究并对比了低风速情况下不同海浪条件和大气稳定度对海气界面湍动能通量的影响规律,采用谱分析和概率统计方法定量地展示了这些影响的显著性和幅度特征。结果表明,涌浪情况下,湍动能通量协谱和Ogive曲线上会出现相应受影响区域,涌浪能够导致湍动能通量的减小。通过对通量归一化和正、负贡献量的提取发现:在相同风速下,湍动能通量的通量负贡献量与正贡献量比值的绝对值随波龄增大而增大,归一化通量值随波龄增大而减小;涌浪对湍动能通量的减小作用有随波龄增大而增大的趋势。此外,湍动能通量在涌浪情况下出现负值概率更大,平均概率为29%左右,而风浪情况则为12%左右。结果还表明,大气稳定度对湍动能通量有明显的影响。在相同风速下,湍动能通量在不稳定层结的情况,依次大于中性和稳定情况;不同层结下的差异主要取决于通量正贡献量的差异,负贡献量则差异较小。这些结果表明低风速下涌浪和大气稳定度对于湍动能通量的影响不可忽略,对于深入理解大气边界层结构具有一定的科学参考意义。 展开更多
关键词 湍动能通量 大气边界层 湍流 涌浪 大气稳定度
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基于无人机的江苏沿海辐射雾边界层气象要素和污染物浓度特征研究 被引量:1
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作者 邬昊鹏 牛生杰 +8 位作者 刘端阳 吕晶晶 祖繁 周悦 王元 葛攀延 邵乃夫 汪玲玲 鲁海宁 《大气科学》 北大核心 2025年第2期522-536,共15页
为深入研究辐射雾边界层气象要素和污染物浓度的垂直分布特征,2020年冬季在江苏省东海县利用无人机(UAVs)开展了边界层和污染物综合观测实验。研究发现:雾天逆温层厚度要比晴天厚几十米至数百米不等,强度要大0.5~1℃(100 m)^(-1)。雾天... 为深入研究辐射雾边界层气象要素和污染物浓度的垂直分布特征,2020年冬季在江苏省东海县利用无人机(UAVs)开展了边界层和污染物综合观测实验。研究发现:雾天逆温层厚度要比晴天厚几十米至数百米不等,强度要大0.5~1℃(100 m)^(-1)。雾天低空有风切变,风向在垂直方向上变化较小,而晴天低层风速变化较小,风向在低空随高度呈顺时针旋转。相较于双层逆温结构,有着深厚单层逆温结构的辐射雾的强度更强。在同一次辐射雾过程中,雾的强度不会随着风向的变化而变化,较低的风速更有利于强浓雾的形成。从污染物浓度垂直分布来看,逆温层内相同高度处的TVOC(总挥发有机化合物)在晴天要比雾天高,在辐射雾形成前和生成阶段,SO_(2)浓度随高度递减速率远高于晴天同期。晴天和雾天O_(3)和NO_(2)的垂直变化呈现明显的负相关,O_(3)在雾天近地面的梯度变化明显要大于晴天。PM_(1.0)、PM_(2.5)和PM_(10)在雾天要比晴天高出一倍以上,CO在辐射雾过程中相对稳定,垂直变化较小。TVOC、NO_(2)、PM_(1.0)、PM_(2.5)和PM_(10)会受到辐射雾过程中强逆温的影响而在逆温层内累积。它们的累计变化率在雾后与雾前相比均有了明显下降,颗粒物污染物的累积变化率比气体下降更显著,且大粒径颗粒物累积变化率的下降幅度要超过小粒径颗粒物。夜间地面排放的NO等还原物质较难向上输送,对高层的O_(3)消耗量远小于低层,使得夜间高层O_(3)远大于低层,导致PM_(2.5)和O_(3)的垂直分布差异较大,白天太阳辐射增强,不稳定边界层的发展伴随着高空O_(3)向下的混合导致O_(3)增加以及PM_(2.5)排放增多使得二者的垂直变化较为一致。 展开更多
关键词 辐射雾 边界层 气象要素 大气污染物 无人机 高分辨率垂直观测
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北极大气边界层特征研究综述
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作者 王芬 常亮 高郭平 《极地研究》 北大核心 2025年第2期342-362,共21页
北极是地球气候系统中的重要冷源之一,其对气候变化的区域响应和全球反馈作用成为了国际研究热点。因而北极大气边界层研究不仅是极地区域气候研究的重要组成,而且在地表(冰、海)与大气的相互作用中扮演着重要角色。本文分析了北极大气... 北极是地球气候系统中的重要冷源之一,其对气候变化的区域响应和全球反馈作用成为了国际研究热点。因而北极大气边界层研究不仅是极地区域气候研究的重要组成,而且在地表(冰、海)与大气的相互作用中扮演着重要角色。本文分析了北极大气边界层特征的国内外研究进展,梳理了关于北极大气边界层高度、逆温、逆湿和低空急流4个主要特征的研究内容,探究了海冰、云和下垫面这3个影响北极边界层特征变化的重要因素,讨论了大气边界层结构与大气环境的相互作用与综合影响,同时也提出目前极地大气边界层研究中亟待解决的问题和未来应予以关注的重点研究方向。 展开更多
关键词 大气边界层特征 海冰 下垫面 综述 北极地区
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大气边界层中风力机载荷及功率特性的实验研究
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作者 郭兴铎 李银然 +2 位作者 李仁年 魏魁 马清东 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期9-16,共8页
该文在风洞中构建出两种平均风切变指数和湍流强度的大气边界层风场,并开展均匀来流和大气边界层条件下风力机载荷及功率特性的实验研究。结果表明:风力机偏航运行时,机组轴向载荷减小,疲劳载荷增大,随着偏航角增大,风轮功率系数减小,... 该文在风洞中构建出两种平均风切变指数和湍流强度的大气边界层风场,并开展均匀来流和大气边界层条件下风力机载荷及功率特性的实验研究。结果表明:风力机偏航运行时,机组轴向载荷减小,疲劳载荷增大,随着偏航角增大,风轮功率系数减小,最优叶尖速比降低。在大气边界层来流条件下,风轮平均倾覆力矩系数和功率系数较均匀来流增大,机组疲劳载荷、极端载荷,及输出功率的非定常特性显著增加,且功率系数的概率分布更符合高斯分布。此外,风轮功率系数频谱与大气边界层来流速度频谱存在一定程度的关联性,在耦合区间出现Φ_(p)/Φ_(u)-f^(-2)的幂率关系。而功率系数频谱在超过约3倍转频后基本维持水平趋势,表明湍流来流与输出功率的调制作用在该频率处开始解耦,解耦后风力机功率输出受湍流来流的影响较弱,其功率谱响应主要取决于风轮的自身特性。 展开更多
关键词 水平轴风力机 大气边界层 湍流 功率 载荷 风洞实验
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考虑大气稳定度的液氢泄漏扩散数值模拟
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作者 程崇律 单聪慧 +1 位作者 张孟凡 徐宝鹏 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期383-390,共8页
液氢泄漏后产生的易燃易爆氢气云团存在严重安全隐患。通过基于OpenFOAM开发的求解器,对液氢泄漏及云团扩散行为进行分析。该求解器采用简化蒸发模型确定液氢蒸发速率,通过气相和固相求解器分别模拟云团的扩散以及地基的传热,使用共轭... 液氢泄漏后产生的易燃易爆氢气云团存在严重安全隐患。通过基于OpenFOAM开发的求解器,对液氢泄漏及云团扩散行为进行分析。该求解器采用简化蒸发模型确定液氢蒸发速率,通过气相和固相求解器分别模拟云团的扩散以及地基的传热,使用共轭传热方法保证气-固区域间温度和热通量的连续性,并采用考虑大气稳定度的对数风廓线作为大气边界条件。通过风廓线观测数据和液氢泄漏实验数据验证提出的求解器。研究结果表明,稳定大气条件、高温以及大泄漏量均导致可燃氢气云团横向扩散范围增大,采用滞留坑方案可将蒸发速率降低99%,并使可燃云团的扩散距离及高度分别降低46%和76%,有效缩小了危险范围。 展开更多
关键词 液体泄漏 大气边界层 扩散 数值模拟
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加密探空与地面自动气象站资料同化对北京地区边界层数值模拟改善研究
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作者 吴义凯 王成刚 苗世光 《气象》 北大核心 2025年第1期30-42,共13页
利用2016年8月28日至9月2日在北京市宝联、朝阳、大兴站获得的逐3 h加密探空资料与逐1 h的地面自动气象站资料,基于WRF模式与WRFDA三维变分同化系统,分别进行仅同化加密探空资料(S-DA)、仅同化地面自动气象站资料(A-DA)以及同时同化以... 利用2016年8月28日至9月2日在北京市宝联、朝阳、大兴站获得的逐3 h加密探空资料与逐1 h的地面自动气象站资料,基于WRF模式与WRFDA三维变分同化系统,分别进行仅同化加密探空资料(S-DA)、仅同化地面自动气象站资料(A-DA)以及同时同化以上两种资料(M-DA)的同化试验,研究三组资料同化方案对北京地区边界层数值模拟的改善影响。结果表明:垂直方向上,加密探空资料对于改善模拟结果起核心作用,可使边界层范围内温度、相对湿度、风速的均方根误差分别减少65%、61%、22%。地面自动气象站资料对垂直方向的模拟结果亦有贡献,但改善力度小、影响范围低。M-DA试验与S-DA试验结果相仿。水平方向上,地面自动气象站资料的改善作用主要体现在影响范围广,加密探空资料改善力度较强,然而影响范围小。M-DA试验综合两种资料的优势,可使模拟结果更接近观测结果。同化时效性方面,同化试验对边界层内热力状态的改善影响时间较长,对湿度状态与动力结构的改善影响时间较短,其中M-DA试验对热力状态的改善影响最多可延长至预报6 h,对湿度与动力结构的改善影响最多可延长至预报3 h。综上,同时同化加密探空与地面自动气象站资料要比单独同化任一资料的效果更好,两种资料在同化后可以相互补充各自的不足,能较强地改善模式的初始场,从而在一定程度上提高边界层模拟结果的准确度。 展开更多
关键词 资料同化 大气边界层数值模拟 加密探空资料 地面自动气象站资料
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横流中射流水动力与声学性能数值模拟研究
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作者 张博艺 靳国永 +2 位作者 叶天贵 宋晓济 靳淼 《船舶力学》 北大核心 2025年第4期669-679,共11页
水下航行器舷外排放形成了横流与射流相互作用的流体结构,横流中射流产生的流体动力学特性是流体领域的重要课题。本文基于雷诺平均与大涡模拟方法,建立横流中射流的数值计算模型,将时均速度与脉动压力结果与文献试验结果进行对比,验证... 水下航行器舷外排放形成了横流与射流相互作用的流体结构,横流中射流产生的流体动力学特性是流体领域的重要课题。本文基于雷诺平均与大涡模拟方法,建立横流中射流的数值计算模型,将时均速度与脉动压力结果与文献试验结果进行对比,验证计算方法的准确性。基于数值计算结果探究孔口上下游近壁面速度及涡量特性,分析孔口附近的声场特性。结果表明:孔口射流对上游边界层的影响体现在前6倍孔径范围内,孔口下游2~14倍孔径范围内发生流动分离;在横流与射流干涉作用下,孔口下游形成了反对称涡对的特征涡结构;反旋对称涡对形成于孔口下边缘附近,并在下游持续存在,其涡核沿流向距离增加逐渐远离壁面,影响区域逐渐扩大;横流与射流相互作用产生的主要声源位于壁面附近,孔口附近声源水平较高且存在脱离壁面的特征,孔口下游声压水平明显高于孔口上游相同位置,声场辐射与流向相关,存在明显的指向性特征。 展开更多
关键词 射流注入横流 边界层特性 特征涡结构 反旋对称涡对 涡声方程
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面向空中风力发电系统的风能资源分析
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作者 蔡彦枫 李晓宇 +1 位作者 任宗栋 孙舒 《太阳能学报》 北大核心 2025年第2期624-632,共9页
以空中风力发电系统(AWES)可捕获的风能为研究对象,采用2012—2021年ERA5再分析资料,对全国范围内300~3000 m之间风速和风功率密度的空间分布、随高度变化、季节变化和日内变化等特征进行分析并按七大区域进行统计。研究结果显示:高风... 以空中风力发电系统(AWES)可捕获的风能为研究对象,采用2012—2021年ERA5再分析资料,对全国范围内300~3000 m之间风速和风功率密度的空间分布、随高度变化、季节变化和日内变化等特征进行分析并按七大区域进行统计。研究结果显示:高风速区与高海拔区域的空间分布基本一致,风速和风功率密度随高度上升持续增大,东北、华北、西北等“三北”区域的风廓线形态更适宜开发高空风能资源;风速和风功率密度的季节变幅随高度升高而有所增大,但变化曲线形态逐渐趋同;风速的日内变化幅度逐渐降低,区域之间的差异也在缩小。研究表明,切风型AWES系统的风能利用潜力低于其他AWES形式,对于中国现有的空域使用情况,采用切风型AWES系统开发高空风能时,建议规划比其他AWES形式更高的运行高度。 展开更多
关键词 风能 风电场 大气边界层 质量控制 再分析资料
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基于探空资料的成都市大气垂直结构分析
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作者 杨羽 薛玮 +2 位作者 张军 陆一磊 陈皓 《绿色科技》 2025年第8期20-26,共7页
基于成都市一年的探空资料,详细地分析了成都市的温度垂直结构、0℃层和-20℃层高度以及湿度和风向风速垂直变化特征,对于天气预报、气候分析、了解污染物扩散过程及航空气象安全等有重要意义。主要结论如下:(1)成都市0℃层和-20℃层高... 基于成都市一年的探空资料,详细地分析了成都市的温度垂直结构、0℃层和-20℃层高度以及湿度和风向风速垂直变化特征,对于天气预报、气候分析、了解污染物扩散过程及航空气象安全等有重要意义。主要结论如下:(1)成都市0℃层和-20℃层高度随季节有明显的变化,0℃层全年在500~3800 m波动;-20℃层全年在5000~8000 m波动。(2)四季都会有逆温出现,多为贴地逆温,春夏季逆温出现频率大于秋冬季。(3)水汽全年基本集中于对流层下层3500 m高度内,边界层内偶尔会有逆湿出现,在对流层顶附近也会有水汽积聚。(4)边界层内风速随季节变化较小,高层差异很大,风向随高度增加顺时针偏转。 展开更多
关键词 大气垂直结构 0℃层高度 -20℃层高度 无线电探空资料
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超强台风“莫兰蒂”(1614)边界层结构的风廓线雷达观测分析 被引量:1
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作者 汪学渊 汪澜 +1 位作者 郑陈婷 郭建平 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期352-361,共10页
利用翔安风廓线雷达和厦门探空雷达资料,对2016年超强台风“莫兰蒂”外雨带(距离台风中心120~220 km)和外围晴空(距离台风中心400~630 km)边界层结构进行观测分析,结果表明:在超强台风“莫兰蒂”外雨带,风廓线雷达反演的最大切向风速高... 利用翔安风廓线雷达和厦门探空雷达资料,对2016年超强台风“莫兰蒂”外雨带(距离台风中心120~220 km)和外围晴空(距离台风中心400~630 km)边界层结构进行观测分析,结果表明:在超强台风“莫兰蒂”外雨带,风廓线雷达反演的最大切向风速高度分布在入流层下方0.5~1.0 km处,并且随着台风中心的靠近,最大切向风速和入流层高度都有降低的趋势,受降雨粒子的影响,风廓线雷达只能定性反映台风外雨带最大切向风速高度和入流层高度分布特征。在超强台风“莫兰蒂”外围晴空天气下,最大切向风速高度与入流层高度具有一致性,其边界层高度变化比较平稳,高度分布在1.2~1.6 km之间,能够定量反映台风外围晴空边界层高度分布;相对于传统热力驱动的湍流,台风系统边界层湍流主要由风切变驱动,台风外围湍流活动的增强主要发生在最大切向风速高度附近,除了风切变还有其他比较重要的驱动源,表明在台风边界层顶部附近有更加复杂的湍流活动,需要更加精细的湍流通量试验确定其来源。 展开更多
关键词 风廓线雷达 最大切向风速高度 入流层高度 边界层结构
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斜入射地震波下单层球面网壳土-结构相互作用及其地震响应分析 被引量:1
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作者 韩庆华 王月 +2 位作者 芦燕 李亚明 薛原 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期255-264,共10页
为分析斜入射地震波下单层球面网壳土-结构相互作用及其地震响应,采用等效节点力实现地震波输入,通过黏弹性人工边界处理无穷远辐射条件,分析了地震波类型、土体参数、入射角度等因素对单层球面网壳结构的土-结构相互作用及其地震响应... 为分析斜入射地震波下单层球面网壳土-结构相互作用及其地震响应,采用等效节点力实现地震波输入,通过黏弹性人工边界处理无穷远辐射条件,分析了地震波类型、土体参数、入射角度等因素对单层球面网壳结构的土-结构相互作用及其地震响应影响。结果表明:单层球面网壳结构在地震波入射一侧出现翘起,网壳总体沿入射方向发生旋转,当P波斜入射时支座位移差最大达0.514 m,为网壳跨度的1/250。当P波斜入射时,软弱土情况下网壳顶点位移比中硬土和中软土大,顶点位移随入射角增大呈现先增大后减小的趋势;当SV波入射时,中软土情况下网壳顶点位移比中硬土和软弱土大,顶点位移随入射角增大而增大。斜入射地震波下,考虑土-结构相互作用后网壳顶点位移增幅最大达5.5倍,网壳外圈位移增幅大于网壳跨中增幅。 展开更多
关键词 单层球面网壳结构 土-结构相互作用 斜入射P波 斜入射SV波 黏弹性人工边界
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不同风场中特高压换流站阀厅屋盖风压特性试验研究 被引量:1
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作者 汪之松 王宇杰 +3 位作者 余波 徐晴 何勇 李正良 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期146-155,共10页
特高压(ultra high voltage,UHV)换流站阀厅的金属屋面系统在风荷载作用下易发生屋面表层风揭事故。为深入探讨该类建筑屋面的风压极值特性,基于风洞试验分别探讨了大气边界层(atmospheric-boundary-layer,ABL)风、壁面射流、均匀湍流... 特高压(ultra high voltage,UHV)换流站阀厅的金属屋面系统在风荷载作用下易发生屋面表层风揭事故。为深入探讨该类建筑屋面的风压极值特性,基于风洞试验分别探讨了大气边界层(atmospheric-boundary-layer,ABL)风、壁面射流、均匀湍流三种风场作用下的屋面风压特性,比较了平均风剖面、风速、风向、湍流强度等因素对屋面风压的影响。结果表明:阀厅屋盖迎风前缘负风压最大,且控制风向角在45°左右;壁面射流风场下平均风压系数与脉动风压系数均超过大气边界层风场的结果;风速对阀厅屋盖的负风压系数均值和极值影响较小,而湍流度对风压系数的极值影响较大;大气边界风场时,JGJ/T 481—2019《屋盖结构风荷载标准》的最不利风压系数建议值偏于安全;而在壁面射流风场下,阀厅屋盖全风向最不利风压系数在所有区域都大于JGJ/T 481—2019的建议值,设计中应加以重视。 展开更多
关键词 特高压(UHV)换流站阀厅屋盖 大气边界层(ABL)风 壁面射流 均匀湍流 极值风压系数
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多孔介质壁面湍流边界层的研究进展
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作者 刘宇陆 马玉朋 +4 位作者 王超 陶亦舟 李家骅 夏玉显 邱翔 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期790-801,共12页
多孔介质壁面的可渗透性加强了界面附近的动量和能量输运,增加了多孔介质壁面湍流边界层中流动的复杂性.多孔介质壁面直接影响着湍流边界层中的湍流结构时空演化及各种物理量的生成机制和输运特性.本工作总结了多孔介质壁面湍流边界层... 多孔介质壁面的可渗透性加强了界面附近的动量和能量输运,增加了多孔介质壁面湍流边界层中流动的复杂性.多孔介质壁面直接影响着湍流边界层中的湍流结构时空演化及各种物理量的生成机制和输运特性.本工作总结了多孔介质壁面湍流边界层统计特性和湍流结构特性的最新研究进展.首先,概述了多孔介质基底特性对边界层湍流特性的影响,包括对平均统计量、壁面摩擦因数和湍流结构的研究,指出多孔壁面湍流边界层的结构特性与开尔文-亥姆霍兹(Kelvin-Helmholtz,KH)不稳定性密切相关;其次,总结了多孔介质边界层中大尺度湍流结构对近壁区小尺度湍流结构的调制作用;最后,给出了该领域的未来研究方向. 展开更多
关键词 多孔介质 湍流边界层 湍流结构
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边界层高度的不同诊断方法在京津冀及周边地区的适用性分析
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作者 程楠 黄鹤 +1 位作者 张文煜 张昕宇 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-12,共12页
利用2016~2021年京津冀及周边地区7个站的探空数据,分析了传统的位温梯度法、改进的位温梯度法、相对湿度梯度法、比湿梯度法和理查森数法5种大气边界层高度的诊断方法在京津冀及周边地区大气边界层高度计算的适用性。结果表明:5种方法... 利用2016~2021年京津冀及周边地区7个站的探空数据,分析了传统的位温梯度法、改进的位温梯度法、相对湿度梯度法、比湿梯度法和理查森数法5种大气边界层高度的诊断方法在京津冀及周边地区大气边界层高度计算的适用性。结果表明:5种方法计算的边界层高度差距在40~1000 m,传统的位温梯度法、相对湿度梯度法、比湿梯度法诊断的边界层高度普遍偏高,且存在较大的结构不确定性,理查森数法和改进的位温梯度法诊断的边界层高度偏低,前者的不确定性最小;5种方法在乐亭、北京、太原3个代表站得到的边界层高度具有明显的季节性和季节内差异,两种湿度法在乐亭呈现夏秋高、春冬低的特点,在北京和太原呈现春夏高、秋冬低的特点,其他3种方法在3个站均是春夏高、秋冬低的特点;相对湿度梯度法和比湿梯度法参数不确定性较大,传统的位温梯度法和改进的位温梯度法次之,理查森数法最小;在边界层高度计算结果月均值的时间一致性上,晚上各方法间的相关性明显高于白天,两种湿度法之间的相关系数始终最高,但与另外3种方法间的相关性均较差,理查森数法和改进的位温梯度法相关性较高,传统的位温梯度法因站点不同,与其他方法间的相关性波动较大。 展开更多
关键词 京津冀 大气边界层高度 诊断方法 适用性
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基于小波多尺度分析大气边界层高度提取方法研究
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作者 李猛 李佳欣 +2 位作者 郭心骞 吴德成 刘苏悦 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期164-172,共9页
大气边界层物理演变特征及复杂边界层结构对大气污染过程的影响机制研究中,迫切需要边界层精细化结构的探测手段。通常使用梯度法和小波协方差变换法的方式进行边界层高度提取,但由于该方式容易受到噪声和气溶胶层结构的影响,实验误差... 大气边界层物理演变特征及复杂边界层结构对大气污染过程的影响机制研究中,迫切需要边界层精细化结构的探测手段。通常使用梯度法和小波协方差变换法的方式进行边界层高度提取,但由于该方式容易受到噪声和气溶胶层结构的影响,实验误差较大。提出使用小波多尺度分析方法细化边界层特征结构,从而筛选出有效的细节信息,提高对探索边界层高度的准确性。此外,基于GBQ L-01激光雷达设备实测合肥地区全天气溶胶分布情况,使用小波多尺度分析方法分析对应的平行分量距离平方矫正信号、垂直分量距离平方矫正信号和退偏振比全天分布情况。实验结果表明,该方法准确性高,与梯度法、小波协方差法相比具有更高的稳定性与连续性。对特殊时间点进行数据分析,明确主要影响边界层高度的主要因素,并确定各个时间段的大气边界层高度值。 展开更多
关键词 激光雷达 大气边界层 小波多尺度分析 精细结构 高时空分辨率
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中国夏季边界层高度及其主要影响因子的分区研究 被引量:3
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作者 吴雯璐 陈海山 +2 位作者 郭建平 许智棋 张潇艳 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第3期1201-1216,共16页
中国区域下垫面复杂且边界层热力和动力影响因子众多,目前缺乏对全国范围内边界层高度及其影响因子的综合分析。本文基于2012~2016年L波段高分辨率探空资料,采用K-prototypes算法结合12个可能影响因子将中国夏季边界层高度进行了聚类分... 中国区域下垫面复杂且边界层热力和动力影响因子众多,目前缺乏对全国范围内边界层高度及其影响因子的综合分析。本文基于2012~2016年L波段高分辨率探空资料,采用K-prototypes算法结合12个可能影响因子将中国夏季边界层高度进行了聚类分析,以探讨中国夏季边界层高度的区域性特征和主要影响因子。结果表明,中国区域100个站点08、14、20时(北京时,下同)的边界层高度均可划分为东北、东南、西北和西南4个区域。在此基础上,分析了三个不同时次不同区域边界层高度的主要影响因子,并探究这些因子影响不同热力状态下边界层发展的可能机理。结果表明:稳定边界层早(08时)、晚(20时)的发展主要受风速湍流动力作用的影响,而中午14时的发展与间歇性湍流作用密切相关。中性和对流边界层的发展在早上也主要受风速的驱动,而在中午则主要受较高地表温度和较大地表净辐射通量所引起的湍流热力作用驱动。此外,东北地区的云量和比湿、东南地区的潜热通量、西北地区的感热通量和比湿、西南地区的感热通量和土壤湿度也会通过对热力湍流的直接或间接影响,从而影响该区域中性和对流边界层的发展。晚上,由于东西时差的影响,在东部地区,风速开始成为中性和对流边界层高度的主要影响因子,而西部地区边界层高度的主要影响因子仍为热力因子。值得注意的是,北部地区的叶面积指数可以通过植被蒸腾作用改变比湿,从而影响边界层的发展;东北地区地表气压的变化可以通过影响气流的上升和下沉运动从而影响边界层的发展。 展开更多
关键词 大气边界层高度 影响因子 聚类 不同稳定度类型
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中国典型地形风能资源的湍流特征分析 被引量:2
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作者 贺园园 方艳莹 +1 位作者 程雪玲 朱蓉 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期724-734,共11页
选取4种风能开发利用的典型地形,对其大气边界层风场特别是湍流场的特征进行分析。通过分析不同下垫面无量纲方差与无量纲稳定度参数z/L的关系,表明均在风力机标准的湍流模型适用范围内。湍流动能随风速呈指数增长,不同稳定度下指数差... 选取4种风能开发利用的典型地形,对其大气边界层风场特别是湍流场的特征进行分析。通过分析不同下垫面无量纲方差与无量纲稳定度参数z/L的关系,表明均在风力机标准的湍流模型适用范围内。湍流动能随风速呈指数增长,不同稳定度下指数差异明显。湍流动能的垂直变化,除受稳定度影响外,还与下垫面有关。东海塘沿海局地平坦地形和锡林浩特平坦草原下垫面,湍流动能随高度变化较小;鄱阳湖湖陆交界复杂下垫面,近地面湍流动能明显增大,随着高度的增加,湍流动能迅速下降;河北尚义起伏的中山丘陵下垫面,地形使下层湍流动能随高度减小,上层湍流动能随高度增大。摩擦速度廓线与湍流动能廓线基本一致,但其最大值并不一定在地表附近。 展开更多
关键词 大气边界层 风能 大气湍流 风能资源 湍流动能 下垫面
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国家气候观象台多维度观测能力建设及科学研究——以深圳为例 被引量:2
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作者 李磊 邱宗旭 +7 位作者 罗红艳 杨红龙 高瑞泉 卢超 张丽 江崟 庄红波 唐佳慧 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第5期1937-1951,共15页
国家气候观象台是中国国家级气象观测的重要节点,发展国家气候观象台的观测能力,并依托其开展有特色的科学研究,有助于推动我国大气科学发展。深圳国家气候观象台是我国珠三角经济圈环境综合观测区唯一的国家级气候观象台,经过20余年的... 国家气候观象台是中国国家级气象观测的重要节点,发展国家气候观象台的观测能力,并依托其开展有特色的科学研究,有助于推动我国大气科学发展。深圳国家气候观象台是我国珠三角经济圈环境综合观测区唯一的国家级气候观象台,经过20余年的持续不断建设,已具备了城市—郊区的对比监测、气象—环境的联合监测、地面—高空的立体监测和陆地—海洋的协同监测等多方面的监测能力。基于深圳国家气候观象台的观测数据,大气科学领域的学者们已在粤港澳大湾区城市气候、边界层风特性及致灾机理、大气环境与环境气象、气候资源、地闪雷电特征等多个领域开展研究并取得了丰硕的成果,进一步丰富了对这些领域的科学认识。此外,深圳国家气候观象台还支撑了深圳本地的防灾减灾、城市管理、城市规划以及生态文明建设等工作,已逐渐成为发挥气象观测社会效益的典范。 展开更多
关键词 深圳国家气候观象台 粤港澳大湾区 城市气候 环境气象 大气边界层物理
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