博斯腾湖的湖陆风特征及其数值模拟研究

采用基本气象站和区域气象站观测资料分析了2013年6月至2014年5月期间博斯腾湖的湖陆风日变化特征和季节特征,进而通过中尺度数值模拟分析博斯腾湖湖陆风的发展过程及其与天山山谷风的相互作用。结果表明,博斯腾湖北侧湖风与中天山南侧谷风叠加效应造成局地环流增强,从湖岸到山体,叠加效应造成的局地环流最大振幅表现出增大、减小、再增大的特点;湖岸区域湖风开始时间与距离的关系不显著,当离岸距离增大到约20 km以上,距离每增加约6 km,湖风开始时间推迟1 h;湖北侧湖风锋穿透内陆距离比受天山主体影响较小的湖南侧远约11 km;随着湖北侧湖风锋向天山靠近,湖风与谷风耦合作用不断加强。     

夏季青海湖局地环流及大气边界层特征的数值模拟

使用美国NCAR新版MM5V3.6非静力模式,采用两重嵌套方法,模拟了青海湖区域的局地环流及大气边界层特征,并且与无湖试验进行了比较。结果表明:白天由于青海湖的存在有很好的降温作用,夜晚则有保温效应,表现出明显的冷(暖)湖效应;青海湖对感热和潜热的影响有很强的日变化,白天湖面感热、潜热都小,夜间情况相反,这使得白天青海湖是冷干岛,夜间是暖湿岛;青海湖使得白天湖面边界层顶低,陆面边界层顶高,夜间相反。这样的边界层顶高度和温度、地面能量通量相配合,形成了一个很好的保护机制,对青海湖的水土保持和生态环境的维持有正效应;青海湖使得湖面上空大气下沉,陆面上空大气上升,从而产生了湖面上空大气冷干,陆面上空大气暖湿的边界层特征;青海湖边缘的陆面形成的较大的湿气柱围绕着湖面,起到了保护湖面的作用;青海湖低空白天有明显的湖面向四周的辐散气流,而夜间则为从北偏东方向来的陆风。     

太湖湖陆风背景下的苏州城市化对城市热岛特征的影响

利用南京大学区域边界层模式,选取苏州地区2006年8月12日晴天小风的天气作为背景天气条件进行算例的模拟。分析了该地区在湖陆风环流背景下的城市化进程对热岛特征的影响。结果表明:苏州地区的风场受大尺度系统、湖陆风环流和城市热岛环流系统的共同影响,且湖陆风环流的强度大于热岛环流。苏州地区的城市热岛影响高度可达400 m左右,且在背景风场的影响下,该地区的温度分布会体现出比较明显的下游效应特征,下游效应的距离可达10 km左右。这种下游效应在400 m高度以下比较明显,随高度的升高而逐渐减弱。20 a的城市化进程(1986—2006年)导致苏州城区地表感热通量增加了200 W/m²、潜热通量减少了200 W/m²、湍能增加了0.045 m²/s²、日平均热岛强度增加了0.4 ℃;热岛环流加强,并使白天混合层最大高度升高了400 m,但对夜间逆温层发展的影响较小。太湖湖陆风,使靠近太湖的苏州市郊的混合层、逆温层高度明显下降,但对距离较远的苏州市区的混合层、逆温层高度影响不大。且太湖的存在对于城市化进程导致的苏州地区热岛强度增加、地表湍流动能增加、感热通量增加、潜热通量减少的趋势有比较明显的缓解作用。     

滇池区域性环流的数值模拟

为了开发云南省滇池地区的磷资源，对云南滇池湖畔的中尺度环流状况进行了三维数值模拟，模式比较详细地考虑了各种物理过程，模拟结果与实测资料较吻合；滇池区域湖南白天为冷中心，夜间为暖中心；白天的垂直环流比夜间大得多，湖风比陆风影响范围也大得多，系统风对湖风影响较大。     

湖陆风效应为主导的地面弱风预报方法

对博斯腾湖东南陆地风场数据进行计算,结合湖陆风效应初步建立夏半年各月风场日变化模型,得出风场日变化的4个典型时段。结果表明,区域测站一致性系数和风场有较好的对应关系,一致性系数小于50说明风向不稳定且风速较小,一致性系数大于80说明风向趋于稳定且风速一般较大,弱风时段主要出现在日出日落前后,且具有2h左右的持续时间。该方法为该地区弱风时段预报提供了思路,在稳定的高压脊形势下效果尤为明显。     

鄱阳湖地区湖陆风特征及成因分析

利用2006-2010年鄱阳湖地区德安、鄱阳、湖口、进贤和星子站风向、风速常规气象观测资料,分析了鄱阳湖地区湖陆风的特点及季节性变化。结果表明,鄱阳湖地区有湖陆风现象存在。平均而言,东西方向湖陆风强度为0.5~0.7 m·s-1,湖西侧湖陆风转换时间较湖东侧早2 h左右,而南北方向的湖陆风强度相对较弱,为0.3 m·s-1左右,湖北侧的湖陆风转换时间较湖南侧提前近5 h。湖陆风存在季节变化,夏季湖陆风表现得相对更强一些,而秋季表现异于其他季节。利用2010年8月中尺度自动气象站逐时观测资料得到,湖区的湖陆风现象与湖陆热力差异有关。采用浅水波模型对鄱阳湖地区湖陆风形成原因进行了模拟分析,结果与实际现象基本一致,能反映湖陆风的一些特征。     

昌吉雾的统计特征

利用昌吉州8站1971—2007年37a的地面观测资料,对该地区雾的气候特征以及气象条件进行了分析。结果表明,该地区雾存在中东部多西部少的分布特征;其季节变化和日变化明显,每年11月至翌年3月9—12时是雾的多发时段;温度、相对湿度、风速和风向等气象要素对昌吉雾的预报具有较好的指示意义。温度在-6～-20℃、相对湿度在78%～92%、风速在0～4m/s范围里且在偏西风和偏南风情况下,雾频率最高。     

大理苍山—洱海局地环流的数值模拟

利用耦合了湖泊模型的WRF_CLM模式模拟了秋季大理苍山—洱海地区的局地环流特征。结果表明:模式对近地面温度、风向、风速的模拟与观测基本一致,模拟结果能较好地再现该地区山谷风和湖陆风相互作用的局地环流特征。在秋季,大理苍山的谷风起止时间为08:00~17:00(北京时,下同),湖风起止时间为09:00~19:00。局地环流受高山地形及洱海湖面影响明显,山谷风形成早于湖陆风1 h,夜间山风、陆风强盛于白天谷风、湖风。白天苍山谷风与洱海湖风的叠加作用会驱动谷风到达2600 m的高度,而傍晚最先形成的苍山山风则会减弱洱海的湖风环流。夜间盆地南部在两侧山风、陆风的共同作用下,形成稳定而持续的气旋式环流。日出以后,对流边界层迅速发展,边界层高度逐渐增高。陆地17:00温度达到最高,边界层高度也达到峰值2000 m,之后逐渐降低。日落后形成稳定边界层,边界层高度在夜间基本保持在100 m。相对于陆地,湖面白天边界层高度低300 m,夜间边界层高度高100 m。     

京津塘高速公路雾气候特征与气象条件分析

利用1954-2002年的北京、天津和塘沽3站的雾日、雾发生时间以及气象观测资料,对京津塘高速公路沿线雾的气候特征以及气象条件进行了分析.结果发现,京津塘沿线多年平均雾日在15～19天.北京、天津两站的雾日年际变化一致.但在多年雾日变化上北京雾日数略呈逐年下降趋势,而天津、塘沽则略呈上升趋势.京津塘公路沿线雾多在凌晨到日出前后生成,在日出后逐渐消失.雾持续时间随时间变化呈指数递减.地面温度、相对湿度、风速等气象要素对京津塘高速公路沿线雾的预报具有较好的指示意义.地面温度在-5～5℃范围内、风速在0～4m·s-1和相对湿度在90%～100%范围里,雾极易发生.     

太湖地区湖陆风对雷暴过程影响的数值模拟

利用耦合了NOAH陆面模式的WRF中尺度数值模式,对2010年8月18日发生在太湖地区的一次强雷暴过程进行数值模拟,并将模拟结果与实况进行对比。结果表明:模式能较合理地模拟出雷暴演变过程及近地面要素变化。此次雷暴天气过程发生在湖风发展强盛时期,雷暴沿东岸湖风与背景风形成的辐合线发展。通过两个敏感性试验,研究了太湖地区湖陆风对雷暴过程的影响。湖风锋对雷暴过程起触发和增强作用,湖风锋的阻挡和抬升作用导致此次雷暴的产生。在湖风锋前缘形成的初始对流进一步发展加强为雷暴,发展成熟的雷暴低层出流又与湖风作用形成新的雷暴,湖风的辐合为对流云的发展提供水汽和能量。在雷暴的形成发展过程中,感热通量输送可改变大气边界层结构,使低层不稳定能量较易释放,潜热释放加强上升和下沉气流,使边界层湿度增大,对流进一步发展增强。     

巢湖流域典型站点的风场特征分析

研究巢湖流域流场特征对于认识该地区热量、水汽交换和水流运动规律具有重要意义。利用2006年合肥、肥东、巢湖、庐江站以及姥山岛自动气象站的风场资料,分析了巢湖流域典型站点的风速和风向变化特征。结果表明,陆面站点年平均风速为2.17m/s,湖面站点风速为2.41m/s。所有站点春夏季风速大于秋冬季,陆上风速具有明显的日变化,白天风速大于夜间,而湖面风速日变化较不显著。陆面站点风向季节变化明显,春夏季以偏南风为主,秋冬季以偏北风为主,春夏季的风向日变化特征较秋冬季明显,湖面站风向没有明显的季节变化。陆面站点不同程度地受到湖陆风的影响,距离湖面较近的站点受到的影响较大。湖面和陆面站点风向差距平与气温差距平的日变化保持一致,表明湖陆温差是影响巢湖流域湖陆风的关键因子。     

1997-2007年塔克拉玛干沙漠腹地沙尘天气变化特征

利用塔中及沙漠周边气象站1997-2007年11a的地面观测资料,分析了该地区沙尘天气的气候变化特征.结果表明:该地区沙尘天气以浮尘天气为主,扬沙次之,沙尘暴最少,年平均日数分别为97.4d、59.6d、15.8d;具有明显的季节变化和年际变化,每年3月至8月是沙尘天气的多发时段,占了历年平均数79.6%,浮尘和扬沙年日数呈上升趋势,沙尘暴反之.沙尘天气总体分布特征遵循从东往西南到南面逐渐增多,塔中并不是沙尘天气出现最多的地区.温度在19～33℃、相对湿度在10%～16%、风速≥7m/s范围里且在偏东风和偏北风情况下,沙尘暴天气发生几率最高.     

2007年5—6月珠峰北坡不同高度气象要素特征分析

依据在珠峰北坡海拔5200、5600、5800、6000和7028 m等处设立的自动气象站资料,分析了2007年5月5日至6月4日的风向、风速、气温、绝对湿度和气压等气象要素的日间平均分布规律,探讨了不同海拔高度气象要素分布差异,指出下垫面性质、地形环境、水陆分布以及太阳辐射分布差异是造成珠峰北坡不同海拔高度气象要素日变化特殊分布的原因,同时将本次观测资料与历史同期资料对比分析并指出存在差异的原因。为全面认识珠峰地区地面气象要素特征,考察珠峰环境及今后珠峰地区的登山和科学研究活动提供重要依据。     

简析风与城市工业企业合理布局的关系

风场特征决定着污染物的输送方向，风向、风速不同，污染物的输送方向和稀释程度也不同。布局城市工业企业要充分考虑区域的输送特征，首先是城市的风场特征，包括局地环流的影响。本文依据太原市、临汾市风的特征，分析了太原市污染的主要原因，以及临汾金尧焦化项目安全边界的确定，并简要分析了局地环流及热岛以城市布局的影响。     

武汉市夏季民宅小气候观测与分析

以2000年武汉盛夏季节46天不同楼层4个房间的温湿观测记录为依据，初步分析了居民住宅楼室内温度、湿度变化的基本规律，描述了因接受太阳辐射的不同等原因面临 城南北朝向房间的差异和顶楼与非顶楼的差异，并用多元线性回归方法建立了室内温湿度的预报方程。     

改进高空测风算法的试验

通过L波段系统与GPS同步比对,分析了我国现行高空测风算法在一般情况下造成的误差、在特殊情况下对风的变化可能产生的错误判断或无法判断。目前高空探测系统实现了自动化,秒尺度坐标数据采样密度和计算机完成计算的条件下,计算方法应该也可以作相应的改进。本文以WMO的相关技术要求为标准,探讨了提高高空风探测的空间分辨率、计算精度和精细化描述风垂直变化的可能与具体实施的途径,进一步提高高空风测量结果的准确度。     

武汉市大气污染源排放清单及分布特征研究

以武汉市为研究区域,基于实地调查获得典型行业污染源活动水平,以大气污染物排放清单编制技术指南为参考,利用排放因子法建立2014年武汉市大气污染源排放清单,并结合经纬度、人口密度分布、土地利用类型、道路长度等数据将排放清单进行了3 km×3 km网格化处理.结果表明,2014年武汉市SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5、CO、BC、OC、VOCs和NH₃排放量分别为10.3、17.0、16.3、7.1、63.1、0.6、0.4、19.8和1.6万t.固定燃烧源为SO₂排放的主要来源,其贡献率约64%;移动源为NO_x的主要来源,其贡献率约51%;颗粒物排放主要来源于扬尘源和工艺过程源;CO和VOCs主要来源于工艺过程源,BC和OC排放均以移动源和生物质燃烧源为主,NH₃排放主要来自农业源.污染物排放主要集中在青山区至新洲区一带.     

1967—2016年伊宁市旅游气候舒适度变化研究

选取新疆伊宁市1967—2016年共50 a的气象资料,分别对伊宁市年内与年际的温湿指数(THI)和风效指数(K)进行划分与分析,总结出伊宁市地区近50 a的气候变化,通过运用线性回归、滑动平均方法对伊宁市旅游气候舒适度进行研究。结果表明,伊宁市的湿度指数年内变化呈倒"V"型指数先增后降;年际变化春、夏、秋基本趋于稳定,冬季变化较明显,风效指数仍呈倒"V"型。总体来说,伊宁市有半年都处在较为舒适月份,其中5—9月为最舒适月份,冬季为最不适季节。伊宁市年内风效指数在春季、夏季、秋季、冬季均比较舒适;风效指数年际变化趋于稳定,即使在冬季,风力也偏小,整体较温暖。     

呼和浩特2009年近地层风特征分析

利用呼和浩特探空站2009年高空风资料,分析了呼和浩特近地层距离地面300、600、900m高度的风向、风速变化特征。