兰州市区低空大气温度层结特征及其与空气污染的关系

利用 1988～ 1992年兰州市气象站逐日 0 8h(北京时 ,下同 )常规气象探空观测资料及同期兰州市环境监测站空气污染物浓度监测资料 ,统计分析了市区低空大气温度层结变化特征及其与3种主要空气污染物 (SO2 ,CO和 NOx)浓度之间的关系 .结果表明 :兰州市区低空大气温度层结全年以弱稳定为主 ,一年四季皆有逆温层存在 ;在冬季 ,逆温层发生频率最高 (95 .8% ) ,贴地逆温层厚度最厚 (平均 74 0 m)、强度最强 (平均 0 .5 3℃ / 10 0 m) ,脱地逆温层底相对高度最低 (平均 935m) ;同时 ,贴地大气层结温度递减率与空气污染物浓度呈显著反相关 .由此表明 ,兰州市区低空大气温度层结状况是影响该市空气污染程度的重要因素之一 .

烟雾层的长波辐射效应以及对边界层温度层结的影响

本文利用一个简化的长波辐射方案，计算了兰州城市烟雾层大气的辐射效应．计算表明：烟雾层气溶胶增加了到达地面的大气逆辐射和气层的冷却率，平均污染状况时，增加量分别为15．2％和0．073℃／h．与烟雾层对太阳辐射吸收加热率相比，冷却率量值较小，但对全天边界层能量平衡所起作用不可忽略．对比分析了兰州和郊区夜晚的平均温度廓线演变情况，可以看出烟雾层长波辐射效应增加了低层大气中上部的冷却．

兰州城市污染大气温度层结特征

本文对兰州市区和郊区大气温度廓线进行了比较分析,结果说明城市热岛效应使低层大气中上部(200—600m)增温大于郊区,200m以下因污染物削弱了到达地面的太阳辐射,增温小于郊区。用白天兰州低层大气中部的增温和大气混浊度资料做相关统计,证实两者具有正相关关系。

江西省冻雨垂直温度层结分析及预报

利用1960—2013年江西省89个气象观测站常规观测资料,采用统计分析和插值处理方法,对江西省106次冻雨过程垂直温度层结进行分析,并建立冻雨预报思路。结果表明:江西省冻雨发生通常伴随1000—850 hPa剧烈降温和700 hPa增温,925—700 hPa存在明显逆温。融化层是冻雨发生的必要条件,江西省冻雨87.7%样本融化层位于700 hPa,9.4%样本融化层位于850 hPa;一般以1000 hPa温度<1.0℃、925 hPa和850 hPa温度<-2.0℃及700 hPa温度≥0.0℃作为江西冻雨预报的温度阈值标准,同时也应注意融化层位于850 hPa的情况。地面气温越低,越有利于冻雨形成,冻雨发生时最低气温为0.0℃以下,平均气温为1.0℃以下。冷暖空气持续在27°—28°N交汇,且鄱阳湖以南至抚河流域平均气温<1.0℃和最低气温<0.0℃出现比其他地区多,造成该区域冻雨发生频次比其他地区明显偏多。另外,通过大气逆温层结、地面气温与冻雨的对应关系,建立基于模式资料和常规观测资料的冻雨自动诊断方法。

2008年初我国南方地区大范围冻雨过程的温度层结特征

利用常规气象观测资料、加密气象站观测资料与NCEP再分析资料,结合WRF中尺度模式对2008年初中国南方地区冻雨过程的数值模拟结果,对该过程冻雨发生的地面与空间温度场层结特征进行了分析。结果表明:该过程冻雨与其他降水相态的地面特征值区间存在重合,层结结构与逆温区中其他降水相态也较为相近,仅通过地面条件和有无"冷-暖-冷"层结结构来预报冻雨很可能造成较高的空报率;逆温梯度大值区(约1~2℃/层或3~5℃/km)能较好表征该过程冻雨区位置,且冻雨发生的逆温梯度值存在西高东低的差异,较大的逆温梯度是该过程中冻雨有别于其他降水相态垂直温度场的明显特征。

不同温度层结下风力机对大气边界层的影响

风电场的数量和规模对大气边界层的气象特性具有不可忽略的影响,作为重要的气象参数,温度层结是影响大气流动及污染物扩散的重要因素之一。文章通过建立风力机及周围流场模型,采用非稳态大涡模拟方法结合大气湍流理论,引入UDF函数对Fluent软件进行了二次开发,加载大气边界层风速廓线,对风力机在不同温度层结条件下对底层边界层区域特性进行对比。研究发现,在不同层结下温度的变化不同:风力机运行在稳定层结时,风力机近尾流区域的温度较周围区域有所升高,在50 m高度处温差达到最大,数值为0.465K;而不稳定层结的情况却是相反,在风力机近尾流区域的温度较周围的区域有所降低,但整体温度变化没有稳定层结时明显,最大温差为0.281 K。

华银铝厂厂区边界层温度层结特征分析

利用华银铝厂探空实测资料对厂址区域边界层内的温度层结特征进行了分析。结果表明,厂址区域内污染物的扩散能力很强,600m高度以下11、14、17时三个时次没有逆温出现,且白天的垂直气温递减率很大,湍流交换强烈,有利于污染物的扩散;夜间一般都有贴地逆温出现,且强度较大,但其厚度较小。

利用温度层结做冰雹单站预报

冰雹是一种中小尺度受地域条件影响的强雷暴天气,其冰水转化过程对大气的温度层结有一定的要求,通过对冰雹天气大气温度层结的研究,寻找其特征,预报冰雹的发生。利用延安市的气象探空资料,结合洛川县的降雹实况,得到洛川冰雹预报方法和指标。在冰雹预报试验中没有出现冰雹漏报,空报率在10%左右,其中只有<2%的情况没有出现强对流云。

温度层化环境中线羽流的流动特性

为研究层化环境对内部火灾烟气扩散的影响,以线羽流为研究对象,在正常环境下线羽流流动特性研究的基础上,通过理论分析对恒温度梯度环境中线羽流的流动特性进行了分析研究,得到线羽流的扩散半径、轴心速度、轴心密度差随高度的变化规律,线羽流所能达到的最大高度,烟气浮力发生变化的临界高度等.

不同类型的云火箭人影作业时温度层的确定

通过碘化银的成核机理、火箭的播撒特点以及对不同类型云的特征分析，确定火箭进行人影作业时的云顶温度和人雨弹炸点及火箭播撒催化起点的温度层。碘化银活化的有效冰核数量与环境温度有关，随着温度的降低而活性增加。碘化银在-4℃以上成核率很低。云室实验研究表明：我国的人工增雨弹碘化银成核率，在-10℃为10^9-10^10个/克，-15℃时为10^11-10^13个/克；-20℃时可达到10^15个/克。外场增雨作业试验表明：当云顶温度高于-10℃或低于24℃时，播撒无效；云顶温度处于-10℃— -24℃时，播撒有效。峰值区位于-15℃-20℃，因此把-10℃- -24℃的温度范围称为“播云温度窗”。火箭弹是按弹道轨迹在云层中以线播撒方式进行的，经播撒后在云层中形成一条线状催化带。其射高和射距随着弧形弹道轨迹的变化而变化。由于层状云中上升气流速度较小，所以催化层高度应尽可能高些，以使人工冰晶形成后能充分利用较厚云层的增长条件提高增雨效率。积云增长阶段是人丁催化的最好时机，播撒部位应处于系统的前部和中部。经过分析实践，得出三点结论：1）作业催化云层的云顶温度处于-10℃— -24℃，最好在-20℃附近。2）对层状云进行播擞催化，人雨弹炸点应在-10℃— -15℃温度层；用火箭进行播撒时，把开始播撒点确定在-10℃温度层。3）对积状云进行催化作业，人雨弹炸点应选在-4℃— -10℃温度层，火箭开始播撒点确定在-4℃温度层。

温度层结对城市街区流场及污染物扩散影响的数值模拟研究

采用标准k-ε湍流模型研究了温度层结对三维街区流场和污染物扩散的影响。结果表明,温度层结对街区流场和污染物均有一定影响。随着不稳定性的增加,气流涡旋中心向地面靠近。中性温度层结下,污染物随着街区内的涡旋先向背风侧迁移,然后主要随气流向下游迁移,很少向上游街区迁移。而不稳定温度层结下,上游街区污染物浓度也随之增加。根据污染物通量分析可知,建筑物顶面污染物的湍流通量均为正值,且随着不稳定性的增加而显著增加,湍流在污染物扩散过程中起着积极的主导作用。建筑物侧面污染物的横向传输主要是由对流运动主导,湍流输送作用相对较小。

昆明低空大气温度层结特征与空气质量的Logistic判别模型

低空大气逆温及地面风速是影响空气质量变化的主要气象条件,特别是逆温的频率、强度制约着大气污染物聚积和扩散。定义了1km以下低空大气的温度层结强度。利用昆明L波段探空雷达加密数据,统计了2014—2018年08h探空数据温度层结特征,分析了逆温的频率、强度和地面风速等气象要素与空气质量的相关性,建立基于Logistic判别方法的昆明空气质量指数和PM2.5浓度的拟合模型。结果显示:基于定义的温度层结强度的统计,昆明1km以下低空大气整层的逆温发生频率10.7%,年平均强度0.13℃·(100m)^-1,逆温的频率和强度月变化曲线与轻度污染及PM2.5浓度的变化联系密切;温度层结强度和地面风速通过了α=0.05的相关系数显著性检验,与空气质量指数和PM2.5浓度相关性好,最佳的气象要素因子的相关系数可达到0.3660;Logistic判别模型对轻度污染的拟合准确率在66.3%以上,优良空气的拟合准确率在72.5%以上;对PM2.5浓度超标的拟合准确率在59.9%以上,PM2.5一级浓度的拟合准确率在68.8%以上。

九江市一次低温雨雪冰冻天气垂直温度层结分析

运用收集到的资料分析了2018年1月25~28日九江市阴雨雪和低温天气形成原因,分析了阴雨雪低温的恶劣天气的演变过程和水气环流特征,得出了江西地区冻雨的温度垂直分布特征结构和在九江地区具体应用情况的结论。结果表明:此次过程副高稳定,冷空气强盛500 hPa、700 hPa西南区域易产生逆温层,850 hPa东北气流使暖湿空气随着空气不断上升,更容易产生暴雪。水汽的输送过程非常频繁,同时该地区的辐合比较明显导致雨雪天气处于经常变化的情况;低层冷空气天气对冬天降水的形态起着非常关键的作用,此次过程冻雨灾害严重,经分析,25日为融化层位于850 hPa的情况,925~1000 hPa区域迅速降温,850 hPa区域高于0℃,700 hPa和925 hPa区域温度低于0℃,1000 hPa时温度在小于1℃,地面温度低于0℃,25日白天出现冻雨。27日融化层处于700 hPa左右温度大于0℃,925 hPa和850 hPa时温度低于-2℃,925~700 hPa有非常明显的温差;但由于1000 hPa时温度在-3℃左右,所以27日白天九江地区降水相态复杂,大部分地区以降雪为主,部分地区出现冻雨。上述的阈值范围是九江地区冻雨的天气阈值。研究还表明,随着地面的温度降低,冻雨天气越容易产生,冻雨一般发生在最低气温低于0℃,同时一天的平均气温低于1.0℃。

江西省电线积冰特征及温度层结分析

利用1970—2010年江西省16个气象站电线积冰监测资料和对应时段周边探空数据,将江西省分为赣北、赣中、赣南,分区合成分析江西省电线积冰特征和温度层结特征,主要结论如下:(1)江西省电线积冰日数逐年减少,90年代以后维持较低水平;(2)全省以雨凇型积冰为主,且赣北、赣中发生较为频繁;(3)赣北雨凇过后容易出现雾凇现象,造成持续电线积冰;(4)赣北、赣中雨凇型积冰温度层结符合"3层模型",融化层平均温度为1.5℃,800~900hPa为较强逆温层;赣南则类似于"1层模型",温度层结存在变化,但整层维持在0℃以下。

表层排放温水在陡岸型深水中温度层化的测量与模拟

为了研究水体温度分层现象与规律,针对表层排放温水在陡岸型深水中的温度分层现象进行了测量和模拟。首先建立一个表层排放温水在陡岸型深水环境中对流扩散的试验模型,利用温度同步测量系统测量了模型中水体温度场随时间的变化。然后,利用TELEMAC-3D软件建立了一个相应的三维流场与温度场数值模型。根据试验数据对模型进行率定,并开展与试验对应的模拟。结果表明,温度分层后水体从上至下可分为表层同温层、密度跃层和下部滞温层。数值模拟结果与试验结果吻合,所建立的数值模型可作为研究水体温度分层现象和规律的工具。通过分析模拟结果中水体温度分层与理查德森数(Ri)的关系,验证得到判断温度场分层与混合的理查德森数(Ri)临界值为0.25。

二郎山地区导线覆冰强度与温度层结的关系

应用二郎山观冰站2006年～2011年连续5年的覆冰数据，结合NCEP再分析资料的等压面数据分析了二郎山地区典型覆冰过程的温度层结变化，在二郎山地区逐月的温度层结拟合图中发现了8次明显存在逆温或温度梯度差较小的覆冰过程，进而对这8次覆冰过程进行了逐日的温度层结变化分析，发现在二郎山地区的冬半年，当温度在垂直方向上存在逆温或温度梯度差较小时，极易在短时间内促发导线覆冰的生成和发展，且覆冰量级增长迅速。

丹江口市两次不同相态降雪过程温度层结对比分析

利用常规观测资料、NCEP1°×1°逐6 h FNL资料与十堰多普勒雷达资料,对2017年2月丹江口市出现的两次不同相态降雪天气过程进行了对比分析,重点分析两次天气过程温度垂直层结的差异及产生原因。结果表明:降雪相态为纯雪时,温度垂直结构为冰晶层—冷层;降雪相态为冰粒时温度垂直结构为冰晶层—冷层—暖层—冷层;暖平流的厚度、强度与持续时间是造成纯雪与冰粒温度层结不同的原因。

温度层结条件下大气扩散模式研究回顾

大气温度层结是影响大气中污染物扩散的重要因素,不同温度结层下大气污染物扩散的分布情况各不相同。因此,合理选择温度层结条件下的大气扩散模式对准确模拟污染物扩散具有重要的理论和实际意义。文章分析了在大气温度层结条件下以高斯烟羽模式、拉格朗日模式及CFD模式为基础的三类常用大气扩散模式的核心理论以及应用特征,得出在不同温度结层下各大气扩散模式的优势与不足,提出了温度层结条件下大气扩散模式需要进一步发展的研究方向,有利于温度层结条件下大气扩散模式的合理选择和模型开发。

大气低空温度层结遥测方法及仪器原理简析

对低空温度层结进行探测，是借助电子技术进行遥测。使这一工作更准确、可靠、简单易行。本文对这方面的基本方法，仪器原理和一些实践经验进行了介绍和探讨。

应用声雷达遥测低层大气温度层结

一、引言声雷达(acoustic radar)是遥测低层大气结构特点的一种现代化先进工具,得到了世界性的广泛应用。声雷达可用于大气温度遥测和风向风速遥测。用双点声雷达系统可以得到风的湍流结构资料;从单点声雷达的后向散射回波图片上,可以直观地看出大气混合层结构的时——空实时演变规律。