理查逊数Ri在沿海近地层大气稳定度分类中的应用

根据广东、浙江沿海２个１００ｍ气象铁塔上１０、２５、５０、７５、１６０ｍ五层各１年的逐时温度、风速梯度资料，研究理查逊数（Ｒｉ）在沿海近地层大气稳定度分类中的应用。结果表明：目前常用的理查逊数稳定度分类标准不适用于沿海地区，根据沿海地区的实际资料，本文推荐了一种适用于沿海地区的Ｒｉ数稳定度分类标准。

理查逊数和晴空颠簸的关系

对切变气流中重力内波的稳定性进行了数值计算，结果表明，判别晴空颠簸是否发生的临界Ri数随波长、层结稳定度和基本气流切变强度的不同而有所变化，预报业务中用Ri＜0．25作为预报晴空颠簸的指标易出现空报。

理查逊数与中尺度扰动稳定性的关系

本文通过用摄动方法求解对数压力坐标系下原始方程组的线性解,来研究理查逊数与中尺度扰动的稳定性的关系,得出了零级近似和一级近似下对称不稳定以及零级近似下几种特殊的斜压不稳定判据。

重力波在四川盆地东北部一次夜间山地暴雨中的作用初探

利用GPM卫星降水、FY-4A卫星云图和ERA5再分析资料,对2018年7月10—11日发生在四川盆地东北部山地的一次夜间暴雨过程中的重力波作用进行初步探究。结果表明:(1)云水含量的振荡形式及位温场的波状变化在一定程度上反映了波动对中尺度天气系统的影响。(2)风垂直切变指数、热力螺旋度与水汽螺旋度变化的波动趋势存在于波动发生发展期间,一定程度上呈现出重力波特征。(3)风垂直切变指数大值区、热力螺旋度和水汽螺旋度极值中心皆与降水量大值区有良好对应关系。(4)地形扰动、切变不稳定、非地转平衡协同作用下可能形成重力波,并对此次暴雨产生增强作用。理查逊数小值区、非线性平衡方程的非零值区分别对雨带位置、移动方向具有指示作用。理查逊数的诊断表明,垂直切变不稳定在中尺度波动被激发之前形成;而垂直切变不稳定随波动增强而减弱,表明波动部分能量来自不稳定气流。

数值模式诊断量在航空运行决策中的应用

航空运输受灾害天气影响严重,引入数值预报模式进行天气诊断分析,可提高气象信息的准确性和实用性,对航空公司采取及时、有效的运行控制决策有重要的实际意义。以发生在北京地区的一次特大暴雨天气为例进行研究,利用新一代中尺度WRF模式对当时北京区域的大气状态进行了数值模拟,对模拟结果分别从能见度、抬升凝结高度、低云碎片量、理查逊数(Ri)等方面进行诊断分析,发现诊断结果与实际探测数据有很好的一致性,因此可利用数值模式为航空器起降及巡航阶段提供气象信息保障,为航空管制人员提供更快捷、有效的气象信息,提高运行决策的效率。

辽宁中部城市群夜间城市热岛的数值模拟

一、引言三维空间明显不同的城市热岛早已被认为是城市气候的重要特征。它们的特征和数值模拟已由 Oke 和 Garstang 等反复验证过。第一个能量平衡模式是 Myrup 提出来的,这个模式已经被修改过许多次,如 Outcalt、Morgan 等。

异重流卷吸系数和运行距离的初步探讨

在湖泊、水库和海洋中均有异重流现象发生,异重流总会卷吸周边流体进入流动。通过理论分析研究卷吸系数,指出必须不断有一定比率的周边流体被卷吸进入流动,异重流的流速才能保持恒定而不是不断加速。根据这一原理,推导出卷吸系数方程,并且说明了卷吸系数不仅与理查逊数有关,也与密度分布和流速分布密切相关,后两者与流动床面的糙度密切相关。卷吸系数大意味着异重流快速与清水掺混,从潜入点运行较短的距离后密度就会降低到临界密度差之下而停止。由此推导出异重流可以运行的最大距离,与异重流初始流量和密度差成正比,与卷吸系数成反比。小浪底水库的实测资料也说明,在水库里只有初始流量和含沙量较高的异重流才能到达坝前。

热力效应作用下小区风环境风洞试验研究

温度作为影响城市舒适度的主要因素之一,对流场的作用机理到目前为止尚不明确。为揭示温度场对流场的影响规律,基于大尺寸风洞,对不同热力条件下的平均风进行试验研究,得出不同理查逊数R_(b)作用下的人行高度风速、相关测点顺风向速度和雷诺剪切应力分布并进行详细分析。以长沙市某小区为研究背景,探究了不同热力效应下人行高度风场的分布规律,获取了热力条件下典型测点的相关性系数,并利用超越概率的方法定量评估了热力效应下的小区人行高度风环境。结果表明:在-0.38<R_(b)<0范围内,空风洞流场随着热力效应增大,在近地面风速增长相对较大,且随着高度的增加其增幅逐渐减缓;实际中小区人行高度风环境受温度影响整体较小,主要影响集中在风速比0.6以下,最大均方根为0.635,风速比在0.6以上时温度对风速影响效果相对较小;热力效应对人行高度风场的相关性与舒适度影响较小,其最大影响值分别为8%和3.87%。

塔中秋冬季大气稳定度频率分布特征

采用温度梯度法、理查逊数法、总体理查逊数法分别分析塔中地区秋、冬季的大气稳定度的差异以及大气稳定度的分布频率特征。结果表明:不同的方法对大气稳定度的计算结果有很大影响,采用Ri法和BRi法能够较好的反映塔中秋冬季大气稳定度的变化;塔中秋、冬季大气层结以稳定层结为主,不稳定层结出现频率次之,中性层结出现的频率最小;秋季、冬季稳定度频率有一定差异,秋季中性层结、稳定层结频率小于冬季,不稳定层结大于冬季。

西双版纳热带季节雨林大气稳定度特征

利用2003—2005年西双版纳热带季节雨林林冠上方的常规观测资料和涡度相关观测资料,对树冠边界层的大气稳定度频率分布进行了分析。分别计算了近地层尺度参数和理查逊数,并根据结果对大气稳定度类型进行了划分,分析了大气稳定状态的时间变化,对2种方法得到的结果进行了对比分析,结果表明:2种不同方法计算的稳定度变化趋势是一致的,但不同状态出现频次有所不同;相对于近地层尺度参数法,理查逊数法计算的大气稳定度季节变化和年际变化均较明显,而近地层尺度参数法则未表现出明显波动。

一次暴雨过程的重力波特征分析

选取四川省的一次暴雨个例分析研究大气中对流活动和重力波的相互内在联系。针对这次暴雨过程,采用MICAPS探空资料和天气雷达资料,并且结合天气学分析以及重力波指数的分析方法对暴雨的形成原因和重力波的机制进行了研究。结果表明:重力波与暴雨有一定的内在联系,重力波引导了暴雨的发展;非线性平衡方程对于诊断大幅度的重力波有很好的指示作用。

湍流动能的产生与飞行中严重的晴空颠簸

基于湍流动能倾向方程,推导出了其只含风切变和大气稳定度的简化方程.根据收集到的100例飞行中晴空颠簸的实际资料,利用环境技术应用(ETA)模式对该简化方程进行了检验.研究表明,仅利用湍流动能的产生预测晴空颠簸并不一定有效,而需要对湍流动能的产生项进行诊断.预报颠簸时,湍流动能倾向方程中的耗散项不能忽略;ETA模式的垂直分辨率和模式的设计者给定的大气稳定度对预报的准确性也有影响.

现场大气稳定度分类方法探讨

大气稳定度是反映湍流活动的主要指标,恰当地选择大气稳定度分类方法是大气环境影响评价的基本问题之一。目前国内最常用的P-C法(根据P-T法修改成适合我国应用的形式)有较强的经验性,分类精度不高。大气稳定度实质上是大气热力和动力过程对湍流产生、发展或抑制能力的一种客观量度,因此理查逊数和莫宁-奥布霍夫长度等指标将比P-C法能更客观地表征大气稳定度状况。本文利用野外实测资料,给出总体理查逊数划分大气稳定度级别的方法和标准,以及不同分类方法结果比较。

飞机颠簸的预报

通过对经验预报、理查逊数 (Ri)预报、载荷因数变量方程预报等 3种颠簸预报方法的讨论 ,得出了不同的天气系统及环境、风的水平与垂直切变、大气层结、温度的水平与垂直梯度、温度的局地变化等多个气象因子与颠簸的关系 。

一次沙尘暴过境前后呼市气象要素和PM_(10)变化特征

利用呼和浩特市自动站观测的气象要素资料和探空资料以及呼和浩特市环境监测站监测的PM10数据,分析了沙尘暴过境前后地面气象要素、高空风和理查逊数以及PM10变化特征。结果表明:沙尘暴发生前受地面低气压控制,空气极度干暖,风向为稳定的西南风,3～5.5km高度上有较强的动量下传,大气不稳定性在500～400hPa之间。沙尘暴过境时气温迅速下降,风速急剧增大,风向突变为西北风,空气呈干冷状态,1.5～3km高度上有较强的动量下传,大气的不稳定性主要发生在850 hPa以下。沙尘暴发生时较发生前PM10浓度值增加21倍。

大气层结对青藏高原近地层湍流特征的影响

本文利用1986年夏季青藏高原试验(TIPMEX—86)期间获取的资料,计算分析了该年6月和7月拉萨和那曲近地层摩擦速度u_*、特征温度θ_*、Monin-Obukhov长度L及理查逊数R_i在不同大气层结及不同高度的分布特征。分析结果表明:不同大气层结下,湍流运动形式是不同的,湍流热力场的变化远远大于湍流动力场。就空间变化而言,θ_*随高度变化较大,而u_*的变化较小。对大气层结而言,在稳定条件下,u_*、θ_*随高度变化较大;在不稳定条件下,θ_*、u_*随高度变化较小。 在不稳定层结相近的状况下,高原开阔草地上的各种湍流参数,接近或大于北京城郊非均匀地形的数值,而在很稳定的层结下,则高原的参数值小于北京。

一次垂直切变不稳定背景下的重力波过程分析

利用常规气象观测数据以及再分析资料,对2022年1月30—31日,广西中部至南部出现大面积具有波动特征的带状回波过程中重力波的发展及传播进行了诊断分析。结果表明:(1)此过程广西受南支槽前西南急流控制,强垂直风切变为重力波的发展提供了扰动背景。广西位于锋面冷空气一侧,低层静力稳定层结为重力波的传播提供了必要条件。(2)此过程受到周期为5~7h的重力波影响。在过程初期,切变不稳定增强对重力波具有激发作用。在波动成熟和维持阶段,基本气流向重力波的能量输送,弥补了波动传播过程中的能量耗散。Richardson数具有较好的指示意义。(3)波动中的上升运动将水汽向高层输送,潜热加热的正反馈以及不稳定能量释放使得重力波的抬升扰动可以延展至更高层次。

上海早晨边界层的稳定度特征及其对PM2.5峰值浓度的影响

PM2.5的峰值浓度一般出现在早晨,这是早晨高排放和低边界层共同作用的结果.早晨的边界层结构对PM2.5峰值浓度及演变具有重要影响,但准确反演早晨较低的边界层高度存在很大困难.基于此,本文以上海为例,采用8:00的L波段气象探空数据,利用高分辨率的垂直风温资料计算总体理查逊数(Rf)来判定早晨边界层的稳定度.研究发现,上海早晨边界层的稳定度具有明显的季节差异,其中,11月、12月和1月基本为稳定边界层结构(SBL),5-8月为对流边界层结构(CBL).通过分析风温廓线发现,上海冬季早晨SBL存在明显逆温,高度约为100~200 m,平均逆温强度为2.4℃/100 m;而夏季早晨的CBL可发展至400~500 m.早晨PM2.5峰值浓度随Rf的升高明显上升,SBL条件下的PM2.5峰值浓度较CBL条件下偏高约20μg·m^-3.2013-2017年上海早晨边界层的稳定度在春季和冬季呈波动上升的趋势,其中,2016和2017年的上升幅度尤其明显.2016、2017年春季的SBL频数较2013-2015年同期分别偏多12.5%、17.0%,冬季分别偏多10.8%、9.0%,而2016、2017年春季的PM2.5浓度却分别下降11.00%、23.00%,冬季分别下降27.94%和34.38%,表明近几年上海早晨的PM2.5排放强度明显下降.