边界层风场调整的分析

分析任意气压场在中性、非线性正压边界层中风场的调整问题。结果表明：任意初始风场，将向给定的气压调整。具体调整过程是通过绝对涡度振荡及粘性系数的耗散，其调整的时间尺度为［Ｏ（ｔ＾－３／２）］，比自由大气地转适应时间尺度［Ｏ（ｔ＾－１）］快。     

地转动量近似下边界层中风场的调整

本文利用地转动量近似,并假设气压场为定常的圆形涡旋和初始风场不满足四力平衡(气压梯度力、科里奥利力、湍流粘性力和半地转惯性力)的条件下,求解了正压边界层中风场向气压场调整的初边值问题,得到了一些初步结论。本工作为利用四力平衡下的风速分布来诊断预报边界层风场提供了理论依据。     

斜压边界层风场的动力学特征

在大气边界层中,当温度分布在水平方向不均匀时,斜压性必须予以考虑。本文在地转动量近似条件下,采用Agee[1]公式来描述湍流粘性系数K,求得斜压边界层中风场分布的解析表达式。由求得的解析解和个例的图解均分析得出一些与经典Ekman理论很不相同的动力学特征。例如,在边界层上部,冷平流使气旋中的风速随高度增大而一直增大,且一直指向低压一方,不再呈Ekman螺线状。在边界层下部,例如20米处,引进热成风将使风向改变达25°左右。这对预报边界层风场是很重要的修正。     

非线性多层行星边界层风场

本文利用小参数展开法研究非线性行星边界层,将其分为近地层和Ekman层,而Ekman层又分为若干层。在近地层中,取湍流粘性系数K为高度的线性函数;在Ekman层中,取K为逼近O′Brien[1]公式的分段常数。利用上下边界条件和分层界面上由风速连续和粘性应力连续而列出的衔接条件,求得了各层的风速和边界层顶的垂直速度的解析表达式,并计算和作图分析了特定的圆形轴对称气旋和反气旋的个例,得到了一些新的结论。例如,边界层中风速与其顶部风速的最大夹角远小于Wut的结果,只有25°左右,而近地层风速却远大于Wu的结果,50米处即可达地转风的一半左右。这些都与实测更趋于一致。再者,此个例还表明,Wu所得到的关于摩擦作用造成的边界层顶垂直速度在中心处达最大值,而我们得到的却是零,这与近中心处地转风很小,使边界层顶风速很小,因而风速切变很小,摩擦作用便很微弱的结论是一致的。由此可见,边界层中的风分布对湍流粘性系数是敏感的。     

成都边界层风场演变天气意义的检验

应用１９９３年４月２５日￣５白４日四川盆地加密观测探空资料，分析了四川盆地边界层风场变化规律及其与４月３０日￣５月１日盆地初夏少见的大范围大风、冰雹、暴雨天气过程的关系。通过分析进一步证实：西邻青藏高原的成都是四川盆地天气变化的关键信息点；在高原盆地特定地形的影响下，成都边界层风场呈规律性变化，其全息图像是：当成都边界层为东北风时，四川盆地边界层维持气旋式偏东流场，处于辐合、正涡度、上升运动区中，     

层结性对大气边界层风场的影响

本文在地转动量[1]近似下，采用与Agee[2]公式相近的分段常数来描述湍流粘性系数K及其一阶导数（湍流摩擦力所包含的两项和均得到考虑），求得了层结大气中的边界层风场分布和边界层顶垂直速度的解析表达式。计算结果表明；不稳定层结的K比稳定层结的大，且Ekman抽吸作用强；在边界层低层，不稳定层结的全风速比稳定层结的大，而在中层以上则相反。还有，摩擦力中的一阶导数项和二阶导数项量级相同，以往忽略一阶导数项的做法会导致在边界层低层，不稳定层结的全风速反而较小，这与事实不符。因而考虑一阶导数项将进一步完善边界层动力学的理论和应用。     

夏半年成都边界层风场与四川盆地暴雨的关系

本文分析了四川盆地５个测站边界层风场的变化及其与暴雨天气的关系。结果表明，成都边界层风场变化表现出明显的规律性，０，３００，６００和９００ｍ高度平均风场主要为东北风和西南风交替出现；成都边界层风场的这种变化与其处于青藏高原边缘和四川盆地特殊地形环境有直接关系；并且当成功边界层平均风为东北风时，四川盆地未来产生暴雨天气；当为西南风时无降水天气。这种与高原盆地地形相关的边界层动力激发作用是四川盆地暴雨     

非线性垂直平流作用对大气边界层风场的影响

本文在ＷｕａｎｄＢｌｕｍｅｎ将地转动量近似引入行星边界层和ＴａｎａｎｄＷｕ＾「１」－「４」将地转动量近似发展为Ｅｋｍａｎ 量近似的工作基础上，在下 三方面作了改进；     

一次干次锋过程的边界层风场结构和尺度分析

本文利用南京北郊１６４米气象塔实测资料对一次非降水北冷锋过程的边界层风场结构一三维风速、横锋向水平散度、湍汉通量和能量的时空分布，以及多尺度时空分布进行了计算分析。结果表明，在冷暖空气的过渡区（锋区）风场各参量具有明显的梯度，锋区前缘的强上升气流与强冷锋相近，但锋区宽度较哟冷锋宽得多，其时间尺度为３０分钟，水平距离为３５公里，锋面过境对风湿场的影响时段为２４小时，在这期间，出现阵风浪涌和多种中、小     

复杂地形边界层风场的三维局地尺度数值模拟

设计了一个基于有限元方法的中γ尺度复杂地形条件下的三维非静力边界层风场数值模式,利用该模式对河南省登封市阳城工业区周围的实际三维地形进行了数值模拟,并将模拟结果与河南省气象科学研究所的实测资料进行了对比。结果表明,模式对峡谷地形的加速作用、山体的抬升与绕流均有较好的模拟,但是对背风坡涡旋的模拟不太理想。与实测资料的对比显示,在一定的条件下,模式可以得到较好的模拟结果。     

沂蒙南部山区冬季大气边界层风、温场结构特征研究

利用现场低空探测所获得的实测资料,分析了沂蒙南部山区冬季大气边界层内的风、温场垂直分布特征以及随时间的演变特征。     

考虑背景风压场影响的边界层数值模式

本文提出一个在中性情况下边界层数值模式中考虑背景风压场影响的方法。背景风压场的水平非均匀影响了边界层运动方程中的惯性力项及边界层的上界风速。本文把三维问题用一种线性化方法简化为一维问题，只要知道背景气压场的空间分布，即可求出考虑了背景场影响的边界层风场。     

GRAPES地面风场同化方案研究

随着预报准确度要求以及同化分析循环周期的缩短,具有高时空分辨率的地面观测资料在同化系统中也越来越受到重视,而且一个好的资料同化系统应该能够给出模式近地面动力、热力和湿度状况的合理分析。利用GRAPES区域同化预报系统(GRAPES——Global and Regional Assimilation and Prediction Enhanced System),在近地层Monin_Obukhov相似理论的基础上,考虑了边界层的动力和湿热力约束,建立新的地面风场观测算子。将此新方案与目前GRAPES系统使用的三次样条插值的地面同化方案进行高度场预报试验、统计试验以及降水预报的TS评分比较,结果表明,加入新方案地面风场资料同化后,预报效果和对降水的预报能力都比旧方案有所提高。     

利用热成风适应原理对暖性西南低涡生成机制的再分析

本文采用σ-p混合坐标系,根据非绝热和地形影响下的热成风适应原理,探讨了暖性西南低涡生成的机制。分析表明:正的非热成风涡度是低涡生成的一个重要指标;对流层中低层的暖平流中心,地面的可感加热,低层的暖空气与场面气压p~*的负变压中心配合,或与它的负平流中心相配合,将产生正的非热成风涡度;场面气压的梯度(?)p~*,高低压中心的空间分布(?)~2p~*,场面气压的变压(?)p~*/(?)t和平流(-(?)_h·(?)p_*)等都与垂直运动直接有关。地形还影响热成风适应特征尺度(或变形半径)L~o。在一般条件下,地形和潜热的作用使L_o比不考虑两者作用时的L_o变小,易使L>L_o条件满足,更有利于流场向温度场适应。     

STATISTICAL ANALYSIS OF LOW-LEVEL JET STREAMS IN NANJING AREA BASED ON WIND PROFILER DATA

In order to understand the activity characteristics of low-level jets in the Nanjing area, statistical analysis and comparative study are carried out on their monthly and diurnal variations, characteristics of their cores and accompanying weather conditions using wind profile data in 2005—2008 collected by two wind profilers. The results show that low-level jets have significant monthly and diurnal variations. They occur more frequently in spring and summer than in autumn and winter and are more active in early morning and at night, with the maximum wind speed usually occurring at midnight. The central part of the low-level jet occurs mainly at the height of less than 1400 meters, and the enhancement of central speed is beneficial to the appearance of precipitation. Meanwhile, when the low-level jet appears in summer, it helps cause heavy rain. The statistical results of the boundary wind profiler are well consistent with those of the tropospheric wind profiler. Two kinds of wind profilers also have the capability of continuously detecting the development of low-level jets.     

WIND SHEAR IDENTIFICATION WITH THE RETRIEVED WIND OF DOPPLER WEATHER RADAR

Wind shear reflects that the wind field is not uniform, which is one of the primary factors which make the retrieval of the wind field difficult. Based on volume velocity process(VVP) wind field retrieval technique, the intensity of wind shear is identified in this paper. After analyzing the traditional techniques that rely on the difference of radial velocity to identify wind shear, a fixed difference among radial velocities that may cause false identification in a uniform wind field was found. Because of the non-uniformity in wind shear areas, the difference of retrieved results between surrounding analysis volumes can be used as a measurement to show how strong the wind shear is. According to the analysis of a severe convective weather process that occurred in Guangzhou, it can be found that the areas of wind shear appeared with the strength significantly larger than in other regions and the magnitude generally larger than4.5 m/(s·km). Besides, by comparing the variation of wind shear strength during the convection, it can be found that new cells will be more likely to generate when the strength is above 3.0 m/(s·km). Therefore, the analysis of strong wind shear's movement and development is helpful to forecasting severe convections.     

1998年青藏高原东侧边界层风场与长江暴雨洪水的关系

应用1998年6～8月四川省和重庆市探空资料,分析了青藏高原东侧大气边界层风场演变与长江上游暴雨和长江洪水的关系.结果表明:1998年夏季长江上游的暴雨天气与高原东侧成都边界层风场变化密切相关,当成都边界层为东北风时,高原东侧边界层维持气旋式偏东流场,长江上游未来产生暴雨等强对流天气;当为西南风等其他风向时,高原东侧边界层维持反气旋式偏南流场,未来是无降水天气;高原东侧边界层的动力激发作用是1998年长江上游暴雨产生的重要机制.并且,再次证明了西邻青藏高原的成都是长江上游天气变化关键点的观点.     

基于CCMP风场的近22年中国海海表风场特征分析

利用ESE(NASA Earth Science Enterprise)提供的1987 年7 月-2009 年12 月CCMP(Cross-Calibrated,Multi-Platform)风场资料,对中国海近22 年的海表风场特征进行分析.结果表明,中国海的海表风场具有明显的季节变化;6 级以上大风频率的高值中心集...     

一种新的台风海面风场的拟合方法

基于台风风场的经验风公式和修正的梯度风方程并考虑了台风气压场的非对称性,提出了一种新型的台风风场合成模式。经过对10多个不同类型热带气旋(台风)的检验,结果表明,新的模式可以模拟出各种强度及不同眼半径台风的海面风场,比以往常用模式能更真实地反映实际台风风场。