武汉市局地次级湖风环流特征模拟及其降温效应分析

湖陆热力差异激发的局地次级环流是湖泊缓解周边建成区热环境的驱动机制,明晰湖风环流特征对优化湖泊降温效应具有重要意义。本文利用中尺度气象模式WRF/UCM,对2018年夏季典型气象日武汉城市边界层特征进行模拟,分析都市发展区湖泊的局地次级湖风环流发展特征及其降温效应。结果表明:湖风持续时间受湖泊面积、区位、背景风速影响,湖泊面积越大湖风持续时间越长,同等规模的城中湖湖风持续时间长于城郊湖,背景风速增大时小型城郊湖的湖风率先消失。都市区内极强热岛与强热岛区域面积随着湖风增强而逐渐减小,且湖风对湖泊下风向区域的降温强度、范围均大于上风向地区。分布紧密湖泊产生的湖风环流在边界层高度上连接可形成降温冷链,从而促进近地面湖风降温范围的延展。研究结果可为与局地次级湖风环流协同的城市降温规划提供参考。

内陆城市热岛与湖风环流耦合特性研究

为探究湖泊等大型水体对内陆城市大气环境的影响,本文运用数值模拟的方法,引入KRB坐标变换,建立内陆城市热岛与湖风环流的模型,对比水箱实验验证数值模型的精确性,探究不同内陆城市湖泊面积和城-湖中心距大小对城市热岛影响,模拟结果表明:湖泊面积越大,近地面城市热岛羽流的偏移量越大,而当城-湖中心距增大的时候,近地面城市热岛羽流的偏移量则减小.在湖泊靠近城市时,湖风与城市气流协同作用产生较强的环流,对城市热岛羽流产生偏转作用;在湖泊远离城市时,湖风与城市上空气流发生对抗作用,并绕过城市热岛羽流顶部,与城市上空的分散流协同,在背风面产生增益效果.

黄河源区生态环境变化对湖泊效应影响的数值模拟

利用中尺度气象模式WRF,设计了陆地生态环境好转、维持现状和退化3种情境下的模拟试验,分析了夏季黄河上游鄂陵湖湖泊效应的特征和生态环境变化对该湖泊效应的影响。结果表明,夏季晴天中午至傍晚,鄂陵湖有显著的湖风环流;白天湖面感热和潜热较小,昼(夜)表现出明显的冷(暖)湖效应;湖区低层全天呈现出"湿岛"效应;受湖风作用影响,环湖陆上白天形成"湿墙"和感热高值区;随着陆地生态环境由好转到退化,湖风环流加强,环湖"湿墙"增高,湖陆边界层高度差增大,陆面感热和潜热变化显著大于湖面;陆面边界层中下部的气温和比湿主要受下垫面影响,环境退化后分别升高和减小,而在边界层顶部由于受湖风环流的作用,两者变化趋势与中下部相反。

湖陆风环流对于臭氧高浓度事件影响的模拟分析

太湖流域工业发达,人口众多.湖泊激发的局地环流对于周边地区天气气候及空气污染扩散的影响值得高度关注.本文使用WRF-Chem模式,对比了Lake和Noah两种湖泊陆面过程方案对臭氧高浓度事件的模拟效果,并分析了太湖对周边地区局地环流及臭氧分布的影响.结果表明,Lake方案由于更好地引入了湖泊表面和大气之间的通量交换计算方案,其模拟值与实际观测结果有较好的匹配度.太湖和周边地区的热力差异使得太湖地区白天形成由湖区吹向陆地的湖风,湖风环流最强时在太湖-苏州方向高度可以达到4 km,最大风速达到5 m·s^(-1),对东北岸地区的影响可以穿过苏州到达城区的东北部约60 km处.太湖湖风的存在使得苏州城区的臭氧向下风向地区扩散,而湖风环流的强度不足以将湖区的臭氧输送到整个苏州城区.这导致远离太湖的城区的臭氧浓度比靠近太湖的城区低约150μg·m^(-3),臭氧浓度从靠近湖岸的城区到城区的后部再到郊区呈现出高、低、高的现象.而在夜间,受陆风影响,臭氧会在湖区上方堆积使得湖区臭氧浓度比周边陆地高约80μg·m^(-3).