不同环境风场条件下两次暴雨过程对比分析

利用NCE再分析资料从动力条件,水汽条件和不稳定能量三个方面对比分析了分别处于强和弱环境风场条件下,均为受高空华北槽、低空切变线影响的两次广西暴雨过程,结果表明:(1)两次暴雨过程发生发展均表现出低层辐合、高层辐散,伴随上升运动的特征,低层有水汽辐合,且大气处于不稳定状态,说明在华南西部无论关有无急流建立,只要满足一定的条件,强降水就可发生。(2)强环境风场条件下的暴雨过程大气较湿,水汽较充沛,动力条件较好,弱环境风场条件下的暴雨过程低层水汽辐合较强,两次过程的降水强度相当,可能表明了强环境风场的作用在于提高了动力条件和水汽含量,而华南暴雨过程的形成,水汽辐合条件影响权重更大。

大尺度环境风场对城市热岛效应影响的数值模拟试验

利用耦合模式WRF-UCM模拟了上海、南京两个地区4次城市热岛现象,发现城市热岛效应高温的水平分布与大尺度环境风场之间有着密切的联系:城市热岛的高温带在地面风的影响下,向下风方平移,导致城市下游郊区的气温明显上升。从气温垂直剖面图上可以看出,在地面风的作用下,低层大气都出现了一个水平方向上的高温带,从城区一直延伸到下游郊区。气温差异的垂直剖面图表明:城市化过程使城市以及城郊过渡带上空大气获得更多的热量,气温明显上升。在计算城郊过渡带的平流加热率后发现,大尺度环境风场下城市对下风方郊区大气的平流加热作用不可忽视。

不同环境风场条件下冷尾流对台风强度的影响

在不同的环境风场作用下台风移动路径出现差异,导致海洋冷尾流呈现不同的响应特征,从而对台风强度产生影响。利用海气耦合模式进行理想试验,模拟研究了在均匀的东、西风场条件下冷尾流的响应特征,以分析台风强度出现差异的原因。研究结果表明,在均匀的东风环境场与β效应的共同作用下,台风路径呈西北方向移动,冷尾流沿台风路径呈非对称分布,右侧降温幅度大于左侧,并持续影响台风内核海气界面热通量的输送。而均匀的西风环境场抵御了部分β效应,使得台风东移北抬,当强度增强到一定程度后向西北方向移动,最大幅度的冷尾流出现在台风南侧,眼区热通量的输送受冷尾流影响较小。另外,在台风快速加强阶段,眼区范围内的潜热通量输送对台风加强更为关键。

建筑物环境风场数值模拟

应用紊流大涡模拟方法对建筑物环境风场进行了数值模拟。采用尤拉观点引入大涡模拟法作为风场的紊流模式,并采用SIMPLE法求解环境风场流场。数值计算结果与实验符合较好,表明紊流大涡模拟比标准的k-ε紊流模式具有较高的可靠性。

兰州周边地区地闪闪区统计特征Ⅰ:环境风场及稳定度特征

统计分析了兰州周边地区6h内地闪闪区分布特征与200hPa高空急流、垂直风切变、高低空辐合辐散等环境风场以及K指数、条件对流性稳定度指数的关系,得到了地闪闪区与通气管指数分布的5种主要类别以及与高低空辐合辐散、稳定度指数分布的结构模型;指出了目前研究地闪频次与气象参数关系中存在的问题,通过分析不同时间或空间范围内的地闪频数与K指数的相关关系证实了这些问题的存在,建议在分析地闪频次和气象参数的关系时考虑选取有益的统计地闪次数的时间或空间范围。

环境风场对各类局地强风暴发展的影响

本文提出了描述云形可变的一维定常积云模式.用数值方法研究了具有不同云底风速和垂宣风速切变的环境风场中各类局地强风暴的发展.主要结果如下:①由各类风暴的云底风速和垂直风切变的特征值可以模拟出具有相应特征水平尺度的各类局地强风暴的对流运动;②云底风速显著地有利于风暴的加强,而风速切变减弱风暴的强度;③环境风场对风暴发展强度的作用可与层结稳定度变化0.05℃/100m 的作用相比拟.最后,使用珠江三角洲的强风暴和测风资料对结论②作了初步验证.

城市广场环境风场分析及控制

环境风场是较为特殊的环境要素,由于其难以模拟和评价而长期被忽略或回避,但其恰又对城市广场等城市室外空间环境质量影响很大。通过运用风洞等实验设备模拟城市环境风场来研究城市广场周围建筑物对环境风场的影响作用,并取得城市广场内各测试点在不同风向下的风场状态。结果表明,对城市广场周边建筑物的控制及城市广场内部风场舒适度建设,可使城市广场的设计和建设更能满足使用者的要求。

不同环境风场条件下两次华南西部低涡暴雨个例对比分析

利用常规观测资料、FY-2C卫星TBB资料、自动站降水量以及NCEP/NCAR再分析资料,对2009年7月3-4日(简称"09.7")和2008年6月16-17日(简称"08.6")两次发生在华南西部的低涡暴雨过程进行对比分析,结果表明:(1)低涡是两次暴雨过程的直接影响系统,"09.7"过程伴随西南低空急流,"08.6"过程无低空急流配合,中尺度辐合可能在两次强降水过程中有着直接的触发作用。(2)"09.7"过程的低层辐合强度及上升运动强度明显强于"08.6"过程。"09.7"过程较"08.6"过程,暖平流强度明显偏强,等温度平流线也较密集。(3)相比"08.6"过程,"09.7"过程水汽净流量更大,这是西南低空急流将充足水汽往暴雨区输送的结果。(4)"09.7"和"08.6"两次暴雨过程均与高空西风急流南侧的垂直环流圈密切相关,"09.7"过程由于低空有急流存在,上升运动维持时间长,降水强度大,历时长,"08.6"过程广西境内低空无急流,上升运动维持时间短,降水强度偏弱,历时短。

弱环境风场条件下华南西部大范围暴雨特征分析

利用ECMWF2.5°×2.5°资料和Micaps提供的常规观测资料,对16例在弱环境风场条件下的大范围暴雨过程进行了分析研究。结果表明:在5—9月汛期期间,华南西部基本上处于高温高湿的状态下,一旦具备有一定的动力触发机制,即使在850hPa无低空西南急流配合的弱环境风场条件下,依然可以产生大范围的暴雨,甚至特大暴雨天气;在弱环境风场条件下产生大范围的暴雨天气,主要取决于在短时间内中低纬度出现异常环流,表现为华北槽或高原槽在东移南下的过程中发展加深,同时在华南西部的低层流场中出现低涡切变或气旋性拐点,气流辐合,水汽充沛,为暴雨的产生提供动力条件;广西境内的风垂直切变小,以及涡度、散度等物理量特征与暴雨过程均有较好的对应关系。

环境风场对直接空冷发电机组的影响

环境风场对直接空冷凝汽器的正常运行会产生很大的影响。该文讨论了环境风场对风机吸入风量，吸入空气温度及散热器传热等方面的影响。

高层及超高层建筑火灾试验用环境风场模拟装置研发

开展高层及超高层建筑火灾试验研究时,若不考虑室外环境风场的影响将无法较为真实地反映出建筑外立面真实的火场环境,既有的环境风场模拟装置大多应用于火灾科学以外的领域,虽然也有为数不多的用于火灾试验的环境风场模拟装置,但其在高层及超高层建筑外立面火灾试验方面的应用仍存在很大的局限性。本文主要介绍了一种针对上述技术不足而专门研发的应用于建筑外立面火灾试验的环境风场模拟装置,论述了该装置的主要组成和技术功能,并对其今后的应用提出设想和展望。

前汛期防城港一次弱环境风场条件下产生暴雨原因分析

利用1°×1°NCEP再分析资料和FY-2E卫星云图资料对前汛期防城港一次弱环境风场条件下产生暴雨的环流形势和物理量进行诊断分析,结果表明:(1)地面弱冷锋南下为对流提供能量触发条件;对流层中低层均有切变存在,系统较深厚,为对流抬升提供了动力条件;华北槽东移的过程中形成流场的奇异线,孟加拉湾地区低槽的存在,为暴雨提供有力的水汽和动量条件;(2)前汛期尽管环境风场很弱,但只要湿层较厚,一旦具备有一定的动力触发机制,并配合有热带云团就可能出现大范围强降水;(3)热带云团是否爆发东移影响是预报的难点,假相当位温在一定程度上可以反映热带云团的演变情况;(4)弱冷空气南下,有利于触发热带云团对流发展,进一步加强降雨。

桂东北一次弱环境风场暴雨成因及预报偏差原因分析

利用常规观测资料和数值模式预报资料,对2020年8月25日夜间桂东北地区一次弱环境风场暴雨成因及落区预报偏差的原因进行分析。结果表明,高原槽东移,配合低层切变线南下,给暴雨过程提供了良好的低层辐合抬升条件:25日夜间桂东北上空为高温高湿状态,对流不稳定性强,垂直风切变小,在地面辐合线和地形抬升的共同作用下,触发了强对流云团的发生发展:欧洲中心数值预报模式(EC)和中央气象台中尺度模式(CMA-MESO)对过程的水汽输送强度、动力抬升条件和不稳定能量估计不足,对槽线和切变线位置预报与实况有所偏差,导致模式对强降水落区和强度预报出现明显偏差,上海中尺度模式(CMA-SH)和广东中尺度模式(CMA-GD)对本次强降水预报能力较强,准确预报出了中尺度触发系统及强的对流不稳定条件。

环境风场影响冷锋云系人工催化效果的数值研究

本文在对１９８９年９月２３日至２４日一次典型北方冷锋降水过程成功模拟的基础上，考察了环境风场对人工引晶催化后降水增量分布的影响，人工增雨量基本位于催化区下风方３００ｋｍ处，最大增雨量只有自然降水的５－１０％。讨论了高层人工引晶对大气动力场、大气热力场的影响。

建筑群风场环境下空调室外机周围热环境分析

空调运行时,外部室外机的散热会受到建筑群内复杂风场环境的干扰,继而影响其运行效率。以布置在凹槽内部的空调室外机为研究对象,考虑建筑群内部的流场变化,研究了正面风、后面风向下室外机运行时的热环境,分析了室外机随楼高、位置的热环境差异,并着重对比了处于迎风建筑和下风向建筑中室外机散热的差异。研究表明,空调室外机的运行效能受建筑群内风场环境的影响较大。正面风向下,风速越大,室外机效率越差;下风向建筑B处室外机运行时的效率更差。后面风向下,处于下风向建筑A处室外机的平均进风温度相对来说更高。

专业足球场内场风环境数值模拟与优化策略

随着2015年《中国足球改革总体方案》的出台和体育产业化的深入,专业足球场的发展建设被提上重要的议事日程。由球场罩棚等界定的内场风环境的优劣是影响球员技战术水平发挥和比赛结果的重要因素,本文以北京地区的气候参数为典型边界条件,基于数值模拟探讨不同罩棚形式对足球场内场风环境的影响,通过系统分析建构出专业足球场响应风环境的优化设计策略,以期为专业足球场建设提供设计参考。

阵列低环温空气源热泵外流场模拟研究

建立了无墙面阻碍和有墙面阻碍情况下低环境温度空气源热泵六列四行的阵列物理模型,对以261.15 K为名义工况下的空气源热泵外环境流场进行三维数值模拟。对比研究不同水平风速下蒸发器换热面入口空气温度和换热量,分析冷风回流现象对低环温空气源热泵传热性能的影响,指出最恶劣工况机组的位置。环境风存在阻碍风机出口冷空气的扩散,使风机出口偏转角增大,导致冷空气在风机上部堆积,阵列内部以及背风侧的机组冷风回流现象更加明显。结果表明:当机组横向间距为0.6 m时,水平风速分别从0 m/s增至5 m/s,阵列机组最低入口空气温度比环境温度低2.44~3.69 K,平均换热量下降1%~6.2%,平均入口空气温度比环境温度低0.78~1.57 K;当机组距墙间距为0.6 m时,水平风速分别从0 m/s增至5 m/s,阵列机组最低入口空气温度比环境温度低3.51~4.14 K,平均换热量下降5.9%~11.5%,平均入口空气温度比环境温度低1.29~1.98 K。在此基础上对不同横向间距、不同距墙间距下阵列空气源热泵进行模拟,结果表明:增大横向间距或距墙间距均能改善阵列低环温空气源热泵机组的换热。当横向间距增至1.2 m,阵列机组平均换热量可达原来机组换热量的96.5%以上;距墙间距增至1.2 m,阵列机组平均换热量可达原来机组换热量的91.3%以上。横向间距或距墙间距为1.2 m为较好安装间距。

基于云雾化的舰载直升机舰面起降风场环境安全性评估

针对舰艇停机平台风场变化对舰载直升机起降安全的影响,考虑风场环境中不同类型空气流场的区别和特点,建立舰面起降风场环境安全性指标体系,利用云雾化理论对不同指标赋权方法所得权重进行融合,以指标融合权重大小来判断对安全性影响较大的指标,最后利用算例对论文方法进行了正确性验证。

用扩展飓风体积速度处理方法分离台风的环境平均风场

广义速度轨迹显示(generalized velocity track display,GVTD)方法利用单多普勒雷达观测的径向速度,可有效反演台风运动结构特征.然而,该方法无法客观确定台风所在环境风场,因而常造成轴对称环流的反演误差.飓风体积速度处理(hurricane volume velocity processing,HVVP)方法能估计台风的环境平均风,但其需人为设定轴对称切向风廓线系数,并忽略了径向风侧风切变的影响.本研究结合GVTD和HVVP优点,发展一套利用单多普勒雷达观测数据反演环境风的方法(称为extended-HVVP;EHVVP).理想实验采用蓝金涡旋叠加环境平均风得到雷达观测径向风,对此算法进行测试.理想实验结果显示,EHVVP方法能有效且合理的反演理想涡旋的环境平均风,反演的平均风速大小误差在1 ms-1以内,方向误差在6°以内.反演误差随最大切向风半径同涡旋中心——雷达距离的比值和中心定位误差增加.此外,反演误差也受非轴对称切向风影响,误差大小随非对称风速的极大值所在方位角变化.

梅雨锋中大振幅重力波的活动及其与环境场的关系

本文分析了梅雨锋暴雨过程中中-β尺度大振幅惯性重力波的活动及其与环境场的关系。突发性降水所构成的雨峰线能表征这类波的活动,重力波平均波长为200km,振幅2hPa。周期6—8h,移速为60—80km/h,强降水全部位于中尺度气压波槽后和脊前的辐合区内,波动的传播方向各异,靠近低空急流的波动大体沿低层盛行风方向传播;有的则受中尺度散度场移动、变化的影响;或受冷锋前先期到达的冷涌性中尺度锋区的影响,并与它一起移动。这类短波活动对环境风场的影响是:它破坏近地层的急流状结构和日变化,却使对流层中、下层环境风增强,急流轴上抬以至消失,这类短波活动使大尺度风场获得能量。