长沙站一次雷雨天气探空资料分析

为考察2022年5月29日19时雷雨天气对探空观测的影响,文章采用长沙站雷达探空数据、地面观测数据等资料分析,获得以下结论:29日19时探空平均升速为844 m/min,最大升速为1 300 m/min,是该次的最大特点,突出了上升气流的强盛程度;温度较高且较活跃,大气层具有不稳定性,且提供较强持续上升运动的能量;湿度在850~461 hPa无信号,为100%,对应的露点温度差保持为0,风向形成高低层切变线,风速较小,已具有降水条件,且零度层较高不具备产生冰雹的条件。此次雷雨天气是在西南急流、切变线南压、冷暖气流共同作用下产生的,导致整个探空过程在积雨云区进行,产生雷暴致使仪器无信号。且地面降水量从29日19时至30日03时02分累计34.4 mm,达到大雨量级。

城市水泥下垫面能量平衡特征的观测与分析

水泥下垫面是城市各种人为下垫面类型中占比重最大的一种,且具有典型的城市化特征,其热力性质明显有别于自然下垫面,是局地天气、气候变化的主要因素之一.利用2005.7与2006.3夏、冬两季,在南京进行的城市边界层外场试验通量观测资料,初步分析了水泥下垫面能量平衡方程中各项特性.结果表明:(1)夏、冬两季水泥下垫面净辐射通量(Rn)白天差异较大,通常有100 W/m2左右,但峰值差异却仅有10 W/m2;虽然夏季夜间地、气温度高于冬季,但夏季夜间水泥下垫面向外释放的净辐射通量小于冬季.(2)由于水泥下垫面的不透水性,潜热通量(LE)通常很小,感热通量(H)则成为水泥下垫面加热大气的最主要方式.夏、冬两季H在白天表现为量值差异;夜间表现为符号差异,即夏季夜间H通常为正值,表明下垫面仍在加热大气,而冬季夜间H为负值,表明下垫面对大气起冷却作用.该特征也是夏季夜间热岛强度明显强于冬季的主要成因.(3)储热项(△Qs)成为城市下垫面能量平衡方程中主要的源汇项,无论是冬季还是夏季,水泥下垫面△Qs在能量收支过程中所占份额明显大于(H+LE);而自然下垫面通常是(H+LE)大于△Qs,这正是城、乡下垫面热力性质最主要的差异.

我国春季大气沙尘气溶胶分布和短波辐射效应的数值模拟

利用已建立的区域气候模式与大气化学模式耦和的模拟系统 ,在气候模式中引入了起沙机制 ,同时建立了与气候模式连接的沙尘气溶胶输送模式 ,模拟沙尘的输送、扩散、沉降等过程 .通过对 1 998年 4月的模拟 ,分析得到中国地区沙尘气溶胶的主要源区分布情况、沙尘的浓度分布特点和光学厚度特征 ,并且将一次沙尘暴个例与同期卫星观测的气溶胶指数分布做了对比 .进一步模拟了沙尘气溶胶辐射效应 ,发现沙尘气溶胶能减少地面的辐射净收入 ,使南方的大气辐射收入减少 ,使北方的大气辐射收入增加 .

土地利用变化对城市气象环境影响的数值研究

采用南京大学的三维非静力区域边界层模式,选取典型天气状况作为代表,对北京1980、1990、2000及2004年不同土地利用类型冬夏两季的城市边界层特征进行数值模拟,结果表明:城市土地利用状况的改变对边界层热力及动力结构产生显著的影响,这种影响在夏季个例的日间尤为明显.如,由于建筑储热能力变化,地表反照率变化,导致城市表能量平衡重新分配,1980年个例较之2004年个例,夏季城市区域平均净辐射通量增加160 W.m-2.城市植被覆盖率减小,地表湿度降低,使得潜热通量最大减小81 W.m-2,感热通量则最大增加146 W.m-2.热通量和动量通量增大,地气相互作用的加剧,夏季城市区域气温增幅最大达2.2℃.建筑物高度及密度增大,湍能增强,且影响高度增大,混合层高度增加,使水汽等物质输送加强,分布更加均匀.城市动力粗糙度增加引起的阻尼作用在风速大时较明显,北京冬季日间风速较大,风速减少最大可达2.02 m.s-1;然而冬季大气层结较为稳定,湍能发展受到抑制,湍能及通量输送的变化不如夏季个例明显;地表较为干燥、植被覆盖稀少,潜热减小及感热增加的变化幅度较小,增温变化也不如夏季个例明显.

建筑物分布对市区流场及污染物扩散影响的数值模拟

本文运用已建精细城市PBL模式 ,用拖曳力法考虑城市建筑物的影响 ,并以北京前三门地段板房为例 ,通过 8个数值试验具体研究了建筑物对气象场的影响。结果表明 :前三门地段板房的有无对风速、湍能和NOx 浓度的影响较明显。有板房比没有板房时 30m处水平总风速减少 0 .0 3～ 0 .10m/s ,湍能增大 0 .0 2～ 0 .14m2 /s2 。板房对水平总风速的影响大于 0 .0 1m/s的范围为 :迎风向和背风向约 4 0 0～ 5 0 0m ,侧风向约 10 0～ 2 0 0m ;垂直方向的影响高度约为 15 0m ,在 30m高度附近影响最大。对湍流动能的影响范围与风速的类似。对NOx 浓度的影响以地面为最大 ,其影响程度及影响范围和板房与污染源的相对位置以及板房与周围建筑物的距离有关。总之 ,在高分辨的边界层模式中 ,用拖曳力法考虑城市建筑物的影响是可行和必要的。

南京地区城市冠层效应的模拟试验研究

利用Weather Research and Forecasting Model(WRF)模式分城市下垫面(wrf-ucm)、城市冠层下垫面(wrf+ucm)和自然下垫面(wrf-no urban)三种情况模拟了南京地区2005年7月17-18日的2 d天气过程.当模拟城市冠层效应时,WRF模式与Urban Canopy Model(UCM)模式耦合.结合同期外场试验观测结果和模式模拟结果,分析城市冠层效应对局地天气的影响.结果发现:考虑冠层效应时,城市地区的2 m温度比不考虑冠层效应时略低一些,但都高于自然下垫面;白天地面感热通量与不考虑冠层时基本相当,而在夜间前者高于后者,两者都明显高于自然下垫面情形;地面潜热通量比不考虑冠层低,均远低于自然下垫面.考虑冠层效应的地面通量模拟结果较为接近观测结果.冠层效应使得城市地区近地层水平风速明显减小;考虑冠层时城市地区气流垂直运动强于自然下垫面,冠层对气流的影响夜间强于白天.

精细城市边界层模式的建立及应用研究

本文建立了一个精细城市边界层模式,它是针对小型城市模拟应用特点,并在原有较粗网格区域边界层模式及模拟应用的基础上建立的.与原有模式相比,新建模式(1)加入水汽过程,(2)引入了热力粗糙度,(3)考虑了城市人为热源对城市地表能量平衡的贡献及其对城市热岛的影响,(4)考虑了城狭ψ饔市冠层建筑物的动力拖.运用建立的模式分别以北京东南部12 km×18 km范围的一块市区和一个卫星城镇(即亦庄,范围10.5 km×6.7 km)进行了实际模拟试验.通过模拟所获的城市地区地面气温、风速和比湿结果与当地自动气象站观测资料进行比对,结果表明:模式能较好地表征气象条件的日变化规律,模拟结果与实测数据间的相对平均偏差(FB):地面气温为0.02,风速为0.13,空气比湿为0.09.模拟研究了小型城市气象环境的诊断与分析.还分析研究了城乡地区之间气象环境和地面能量平衡的不同特性.取得了良好效果.

对流边界层顶部夹卷层厚度特征及其参数化分析

运用大涡模拟结果分析并讨论了对流边界层顶部夹卷层厚度特征及其参数化.常见的参数化方案是建立归一化夹卷层厚度与对流理查森数(Ri*)之间的指数对应关系,但不同研究结果得到的幂指数有很大差异.分析表明:"Ri*方案"本身是造成这种不确定性的原因;另一种理查森数(RiN),即浮力理查森数,可以较好地表征夹卷层厚度.大涡模拟结果表明:"RiN方案"能够有效地减小夹卷层厚度参数化的不确定性.为消除湍流随机性对参数化的影响,我们对大涡模拟结果进行了时间平均处理,并用所得数据讨论了夹卷层厚度与浮力理查森数之间的关系.结果表明:两者之间有很好的指数对应关系,平均幂指数为-2/5;计算结果同时显示,幂指数仍然存在一定的变化范围(-1/3^-1/2).夹卷层厚度的这种特性反映出夹卷过程的复杂性,即兼有热泡和界面振荡的特征.

复杂下垫面近地面层湍流特征的研究

本文使用小波变换方法研究了下垫面对近地面层湍流特征的影响.研究表明,各向同性系数(ISO)可以很好的描述近地面层湍流各向同性特征的日变化,其中,ISO0.7等值线可以作为一条代表性曲线来直观刻画湍流各向同性的尺度范围.在对不同风向及风向转变过程中ISO0.7等值线的变化特征进行研究后发现,ISO0.7尺度范围主要受源区下垫面特征的影响:当风从陆面吹来时,ISO0.7尺度较小;从水面吹来时ISO0.7尺度较大;而从水陆混合下垫面吹来时ISO0.7尺度介于陆地和水面之间;当风向在水面风和陆面风不断转变并达到均衡时的情况与水陆混合下垫面的情况较为接近;当风向持续从一种新下垫面吹向原下垫面时,ISO0.7将逐渐从原下垫面对应的尺度范围过渡新下垫面的尺度范围.

对流边界层发展受覆盖逆温影响的大涡模拟研究

本文运用大涡模拟方法研究了存在覆盖逆温时对流边界层顶部的夹卷过程特征,并通过敏感性试验着重分析了在此情况之下的夹卷速度参数化问题,以及风切变的作用。模拟结果表明,初始覆盖逆温改变了夹卷层的结构特征,使得夹卷层结构参数明显增大,风切变使这一效应略有增强,以往关于夹卷速度的参数化方案不再适用。分析研究表明,在有覆盖逆温的情况下,夹卷层结构参数是控制夹卷速度的关键因子,应该将夹卷层结构参数作为变量引入夹卷速度参数化方案,该方案能够很好地预报出受覆盖逆温影响的对流边界层的发展过程。

城市冠层模式对城市气温模拟的改进

建立了一个城市冠层模式,并将该模式耦合在精细城市边界层预报模式中.城市冠层模式对城市地区地面气温夏季和冬季的模拟情况均优于传统平板模式的模拟结果,尤其是夜间地面气温的量值及变化趋势.城市冠层模式详细的考虑城市冠层建筑物三维结构对长短波辐射的作用以及热量存储能力.建筑物密集地区冠层地表反照率要低于建筑物相对稀疏地区,以北京地区的模拟为例,古观象台地表反照率夏季为0.167,冬季为0.163,南郊观象台夏季反照率为0.170,冬季为0.167.城市冠层模式能够较为准确的模拟城市地区地表能量平衡关系,白天净辐射通量要大于平板模式模拟结果,大多数能量存储在冠层三维结构中,感热通量较低;夜晚冠层释放存储的热量加热冠层表面,冠层通过向上的感热通量传输加热上部大气,夜间感热通量表现为正值.

有切变对流边界层夹卷厚度参数化的大涡模拟研究

运用大涡模拟研究有切变对流边界层顶部夹卷过程,并着重探讨了夹卷层厚度的参数化问题.结果表明,切变湍流对夹卷过程确有贡献,其作用应该被考虑在夹卷层厚度的参数化方案中.基于对现有两种参数化方案的验证与分析,本文提出了改进方案,新方案可以描述正压和斜压条件下的夹卷层厚度特征,而这两种条件下夹卷过程的不同特性可以通过在参数化方案中取不同的常数得到体现.

对流边界层水平温度场特征的水槽模拟研究

利用对流水槽模拟分析了均匀下垫面自由对流边界层的水平温度场结构特征.根据几何相似、运动相似和动力相似等要求设置初始条件和边界条件实施模拟.对流水槽的尺度为1.5 m×1.5 m×0.6 m,先加入具有一定温度层结的去离子水,然后底部加热形成对流,模拟对流边界层的发生和发展.利用快速响应的温度传感器测量温度廓线和不同高度上的温度起伏;利用准直光闪烁原理获得光学湍流场.根据温度廓线和光学湍流场的结果得到对流边界层厚度和稳定度等参数.根据不同高度的水平脉动温度,利用AR谱方法分析水平温度谱峰值频率所对应的尺度,该尺度对应于对流边界层的准二维对流热泡的水平尺度.统计分析结果表明,自由对流边界层大涡的水平尺度在边界层的下部随高度的增加而增加,约在0.65倍边界层厚度处达到最大,然后随高度的增加又逐渐减小.物理模拟与数值模拟和野外观测结果符合一致.根据对流热泡的这种特征,提出了一个自由对流边界层的热泡模型.

我国油气资源潜力、分布及重点勘探领域

我国地质结构具有3大板块、3大构造域多旋回构造演化特征,造就多种类型叠合沉积盆地,构成克拉通+前陆、断陷+坳陷、前陆+坳陷3种主要类型。大型叠合盆地是油气资源分布与勘探开发主体。我国常规与非常规油气资源十分丰富,常规石油地质资源量1075×10^(8) t,常规天然气地质资源量83×10^(12) m^(3);致密油地质资源量134×10^(8) t,致密砂岩气地质资源量21×10^(12) m^(3),页岩油地质资源量335×10^(8) t,页岩气地质资源量56×10^(12) m^(3)。陆上油气资源主要分布于渤海湾(陆上)、松辽、鄂尔多斯、塔里木、四川、准噶尔、柴达木7大盆地。海域油气资源主要分布于渤海湾(海域)、东海及南海北部的珠江口、北部湾、莺歌海、琼东南6大盆地。未来我国油气勘探应始终坚持“资源战略,稳油增气”战略,坚持“非常并进、海陆统筹”积极进取勘探思路;常规勘探领域,陆上地层—岩性、前陆、海相碳酸盐岩与潜山领域;海域为渤海海域构造与基岩潜山,深水构造与岩性;非常规油气主要是立足陆上7大含油气盆地,立足致密油气与页岩油气,强化勘探开发与技术配套。

对流边界层高度预报方案的改进

基于对流边界层“一阶模型”,并考虑机械湍流和夹卷过程对对流边界层发展的贡献,提出了对流边界层顶部夹卷速度参数化的改进方案.理论分析表明,在对流边界层受热力湍流和机械湍流共同驱动的情况下,夹卷速度的参数化方案中应该包括机械湍流、热力湍流、夹卷过程和边界层顶上自由大气的逆温强度.用1979年7月美国CIRCE试验的边界层观测资料对改进后的参数化方案进行了对比验证,结果表明新方案能很好地预报对流边界层高度的演变过程.这一改进不仅使物理意义更加合理,也使夹卷速度参数化方案与实际大气状况符合得更好.

城市近地层湍流特征分析

利用中国科学院大气物理研究所在北京的325 m铁塔观测资料,本文分析了47、140和280 m三个高度的湍流统计特征。结果表明,城市近地层的湍流速度方差和湍流温度方差都较好地满足局地相似关系,140 m和280 m的湍流特征非常接近,而47 m的湍流特征与之相比表现出明显的差异,说明由于城市冠层动力和热力非均匀性的影响,粗糙子层和惯性子层的湍流特性不同,其相应的参数化方案也应该不同。

夹卷层厚度定义对其参数化的影响

关于边界层顶部夹卷层厚度的参数化,通常采用的方案是建立无量纲夹卷层厚度与对流理查森数之间的指数对应关系.以往的研究结果显示,幂指数存在很大的不确定性,至今尚无定论.基于对流边界层的垂直结构模型(即一阶模型),本文分析了"热泡理论"和"能量平衡理论"在物理模型上的差异,及其对夹卷层厚度参数化方案的影响,并用大涡模拟数据进行了验证.结果表明,"热泡理论"对应的夹卷层厚度与"能量平衡理论"对应的夹卷层厚度不同;前者的夹卷层厚度应该满足对流理查森数的-1次律,而后者的夹卷层厚度应该满足对流理查森数的-1/2次律.

地表非均匀加热条件下边界层湍流特征的实验研究

在下垫面非均匀加热条件下进行对流边界层的水槽模拟实验，并与下垫面均匀加热条件下的情形对比，研究地表热力非均匀性对边界层湍流特征的影响．结果表明，地表的非均匀加热使得混合层湍流的组织性得到加强，湍流涡旋结构的空间分布比较稳定，湍流强度也有明显的增强．进一步分析表明，对流边界层的发展受到下垫面热力非均匀尺度的影响，在对流边界层的发展过程中，当边界层高度为下垫面非均匀尺度的1．3～1．4倍时，夹卷速度（即边界层高度的抬升速度）最小．

危机矿山资料二次开发与应用效果

危机矿山深部及外围找矿是当前和今后地质勘查的主战场之一。近几年开展的危机矿山找矿取得了明显的地质找矿效果;但由于老矿山多年开采和建设,人为干扰特别严重,开展新的地面物探工作难度大,效果不好。实践证明,充分开发和利用老矿山丰富的地质、地球物理、地球化学资料,对资料进行二次开发和精细解释,是十分重要的,可以取得事半功倍的效果。文章以梅山铁矿为例,通过对梅山重磁异常的二次开发和精细解释,取得了明显的地质找矿效果。

试析地质矿产勘探过程中的常见问题

矿产资源不但影响着人们的日常生活,同时在推动经济建设的工作当中也起到了很大的作用。我国现在正处于快速发展的过程中,在这个期间我国消耗了大量的能源和矿物资源。矿产资源的大量减少要求人们必须要提高我国的矿产资源的勘探技术,该文从地质矿产的勘探过程中所产生的问题以及相对于的一些措施来展开论述如何做好我国的地质矿产勘探的工作。