层结稳定性“豁口”与北太平洋副热带中部模态水形成机制

本文首先指出北太平洋副热带中部模态水(简称中部模态水)的形成具有显著的"局地"特征,其形成海区在(165°E^160°W,38°N^42°N)区间.海气通量分析表明单纯的外部大气强迫场(太阳短波辐射、净热通量和风应力旋度)不能解释中部模态水形成海区的"局地"性;进一步对上层海洋层结季节变化特征的分析发现秋季(9~10月)在北太平洋中部上层海洋(<75m)(165°E^160°W,38°N^42°N)区间存在特殊的浮力频率低值区——层结稳定性"豁口".该层结稳定性"豁口"作为"预条件(Precondition Mechanism)"机制对中部模态水形成的"局地"特征给出了合理的解释.在上述研究的基础上,基于一个上层海洋混合层热平衡方程,通过诊断分析揭示该层结稳定性"豁口"是由海表热力强迫、垂向挟卷、Ekman平流和地转平流效应共同导致的,"豁口"东、西边界的确定直接或间接地取决于海表热力强迫、Ekman冷平流和地转暖平流的纬向分布差异.

温度层结对建筑风环境定量影响的大涡模拟

基于局地气候区分类,选取了北京门头沟地区4种局地气候区(高层开阔、高层密集、中层密集、稀疏建筑)作为研究对象,利用高分辨率大涡模拟方法,数值研究温度层结效应对不同局地气候区风和湍流特性的影响。2019年11月7日晴天小风个例模拟结果表明:1)温度层结对湍涡的形状和范围有显著影响。在近地面水平剖面上,稳定层结下涡旋数量较中性层结情况减少,但涡旋的纵向延伸范围可增大67%;不稳定层结下涡旋数量较中性层结增加,涡旋的纵向范围可缩小60%。在垂直剖面上,相较于中性层结,稳定层结下环流结构减弱且涡旋的纵向范围可缩小40%,不稳定层结下环流结构增强且涡旋的纵向范围可增大20%,该现象在高层密集型地块最为明显。2)4种局地气候区的风速的高值区主要位于平行于盛行风方向的建筑物两侧及屋顶附近,热力作用对总风速有增益作用,近地面风速较入流风速可增加1.27~2.18倍。3)4种局地气候区湍动能的高值区主要位于建筑物底部拐角处和屋顶,不稳定层结下近地面的湍动能是中性层结的1.2~1.5倍,而稳定层结下是中性层结的0.5~0.8倍,即不稳定层结条件下浮力引起的热力湍流增强混合效率,而稳定层结条件下湍流运动受到抑制。4)相较于其他局地气候区,高层密集区域的建筑物底部风速较大,在不稳定层结下易形成较强的狭管效应,其街区峡谷最大风速是中层密集的1.5倍。

冬春季湖光岩玛珥湖水文特征的观测分析

【目的】分析湖光岩玛珥湖流场、温度、密度、浮性频率的三维空间结构、时间演变及其与风场的关系。【方法】于2017年1-4月,用三维超声风速仪、安德拉海流计、ADCP、CTD等进行每月一次的观测,对现场风速,流速、温盐等实测数据进行分析。【结果】表层平均流速为0.05 m/s,其中,表层的平均流速在1-2月为0.03 m/s,在3-4月较大,为0.08 m/s。流向以南向或东南向为主,与观测风向大致吻合。垂向上,次表层流速较小,为0.02 m/s,近底层流速有增大的趋势。1-2月观测表层温度为18.5~21.5℃,温度随深度的增加而下降。跃层主要出现在2~5 m,温度梯度为0.2℃/m。3-4月温度升高到19~26℃,温跃层加深,出现在6~10 m,温度梯度最大达到0.8℃/m。水深2 m处,近岸水浅站位表现为高温低密,12 m处部分深水站位呈现高温。