青藏高原东南局地山谷风环流在一次地形云和降水形成中的作用

利用第二次青藏高原科学考察及其他数据,结合5层网格嵌套、高分辨率(最高333 m)的WRF(Weather Research and Forecasting)可分辨云数值模拟,研究了局地山谷风环流在青藏高原东南林芝地区2019年9月17~18日一次地形云和降水形成过程中的作用。结果表明,此次降水过程由西风槽天气过境造成,林芝位于西风槽底部,具有弱不稳定层结,云和降水过程呈现明显的午后、傍晚和凌晨三个阶段的变化特征,并且发现局地山谷风环流在这三个阶段的变化中具有重要作用。午后阶段,由于山区强烈的太阳辐射加热,首先产生明显的上坡风和强上谷风环流,在山坡迎风坡受阻挡抬升,并激发出强的地形波,产生了强对流云和降水;傍晚阶段,由于山脉强烈的长波辐射冷却效应,产生的强下坡风在谷底辐合抬升,促进了山谷上空的弱对流、层状云发展;凌晨阶段,下坡风达到最强,产生了强下谷风环流(山风),下坡风在谷底产生强烈的抬升作用,形成深厚的层状云降水过程。

济南市城市热岛和山谷风环流的模拟研究

基于区域大气模拟系统 (RAMS) ,采用水平网格嵌套等方法 ,实现了使用同一模式对区域尺度和城市尺度气象场的同步模拟。作者重点模拟和分析了济南地区两种典型的中尺度局地环流———城市热岛环流和山谷风环流。在考虑复杂地形条件和非均匀下垫面型对中尺度天气系统的动力过程和热力过程的影响下 ,结合考虑长短波辐射、湍流扩散和积云对流等多类重要物理过程 ,揭示了影响济南地区这两种中尺度局地环流的基本特征及其形成、演变规律。

兰州地区山谷风环流的二维数值模拟

本文用一个二维数值模式模拟了兰州地区由于山谷之间热力差异造成的局地环流,所得结果与观测事实相符。

北京山谷风环流特征分析及其对PM_(2.5)浓度的影响

利用北京地区2013~2015年秋冬季各自动站气象要素数据、大气所铁塔资料以及海淀气象站风廓线数据和该地区PM2.5浓度数据,挑选典型个例分析山谷风环流特征及其对PM2.5浓度的影响.经过分析发现,谷风(山风)平均风速为0.55m·s^(-1)(0.31 m·s^(-1)).秋季(冬季)谷风平均持续时间为9h(6h),秋季(冬季)谷风开始时刻为11:00(13:00);秋季(冬季)山风持续时间为13 h(16 h),秋季(冬季)山风开始时刻为21:00(20:00);受北京地区地形等的影响,山谷风转化的风向分界线为东北-西南向,秋季山风前沿压到南二环,冬季山风前沿压到南三环;山、谷风在形成及发展变化的过程中,其厚度有着明显的变化,谷风(山风)秋冬季的平均厚度为700~1 000 m(300~600 m);无论是秋季还是冬季,一天中平均PM2.5浓度开始上升的时刻南部早于北部,秋季PM2.5浓度开始上升的时刻要早于冬季,而开始下降的时刻秋季会晚于冬季.北京地区秋(冬)季空气污染南北差异较大的过渡区处于南二环(南三环),并会随着时间的推移向南移动.秋(冬)季该现象的持续时间为4 h(2h).并且,在研究中发现,PM2.5与山谷风之间可能存在着一定的正负反馈作用.

中国典型复杂地形风能资源特性及其形成机制

为提高对复杂地形风资源特性及其形成机制的认识,改进复杂地形风场数值模拟方法,分别选取代表极大起伏山地与宽谷地形的藏南谷地、代表极大起伏山地与深谷地形的横断山区以及代表中、小起伏丘陵山地的山西高原开展风资源特性观测实验,分析不同典型复杂地形条件下天气背景风场、局地大气环流、地形动力强迫、地表摩擦与热力作用对风资源特性形成的贡献,结果表明:山西高原局地大气环流的作用较小;藏南谷地和横断山区的山谷风环流对其风能资源特性的形成起主要作用,尤其是横断山区还存在多尺度的局地大气环流,传统的风电场风资源CFD数值模拟不足以描述如此复杂的风场。因此,在局地大气环流作用明显的复杂地形地区,需要采用中尺度与CFD结合的风电场选址风资源数值模拟方法。

北京稳定天气条件下城市边界层环流特征数值研究

采用科罗拉多大学和MRC/ASTER共同开发的区域大气模拟系统(RAMS)对北京地区稳定天气条件下的个例进行数值模拟,通过对数值模拟结果与观测事实的比较以及敏感性试验,分析了北京城市边界层环流特征和环流影响因子在环流发展过程中的作用。结果表明:①在山谷风环流和热岛环流相互作用下形成了北京城市边界层流场特有的局地环流。②热岛中心在决定边界层环流的辐合区位置上起相对较大的作用,边界层环流的强度和发展高度由山谷风强度和热岛强度共同决定。

济南市局地环流数值预报试验研究

利用多尺度气象耦合模式对济南市城市热岛和山谷风局地环流进行了数值预报试验,其预报和实测日均风速比值总体平均为1.18±0.39,风向差值总体平均为45±30°,温度差值总体平均为0.32±0.25(°C)。

汾河谷地大气环境容量与大气污染过程的数值模拟与敏感性分析

对汾河谷地及太原市在2015年1月的一次重污染过程运用WRF-Chem模式进行污染过程的数值模拟、观测验证和地形敏感性实验,分析了河谷地形对区域污染过程和大气环境容量的影响机制。结果表明:太原市及周边汾河谷地大气边界层环流和大气污染传输受天气系统、地形和城市化共同影响;地形环流强度明显强于太原城市热岛环流,且对其发展存在明显抑制作用,从而限制了城市大气环境容量,加剧城市近地面大气污染物的堆积和空气质量恶化;研究区域大气环境容量受气象主导风向影响:当天气主导风向偏南北向,也即与狭长的汾河谷地走向一致时,有利于该区域大气污染物的扩散清除,而当天气主导风向偏东西向时,则该区域大气环境容量明显减小,且近地面大气污染物浓度与大气环境容量之间呈强相关性,相关系数达到0.74;当地形敏感组实验中取消太原市周边河谷地形特征时,上述相关系数降低到0.21。

京津冀地区低层局地大气环流的气候特征研究

本文采用2007-2016年的中尺度数值模拟结果和15个地面气象站观测资料,定义了局地风场表征风速,研究京津冀平原地区局地大气环流日变化的气候特征,并对区域大气污染及其输送的影响进行分析。此外,对2016年12月30日至2017年1月7日北京地区跨年大气重污染过程进行了个例分析。得到结论:京津冀平原地区低空风场变化是天气系统与局地大气环流共同作用的结果,山谷风环流致使太行山和燕山沿线平原地区大气边界层内的长年主导风向为偏北和偏南;太行山和燕山沿线地区山谷风环流本身呈顺时针旋转的日变化特征,夜间至早晨谷风转向山风,午后至夜间山风转向谷风;在午后谷风向山风转向期间,容易形成沿太行山东麓和燕山南麓、自南向东北的"弓形"气流输送通道,此气流输送通道在1月于21时左右形成,持续时间大约3 h,在7月于18时左右形成,持续时间可达9 h;冬季午后至晚间盛行谷风时,受山体的阻挡,污染物容易在山前累积,导致污染浓度增高;夏季同样的情况会发生在后半夜。

延庆地区山谷风对PM_(2.5)浓度的影响

基于2015~2019年北京生态环境监测和气象数据,分析了延庆地区山谷风对PM_(2.5)浓度的影响,揭示了含山谷风环流污染过程(事件1)与未有山谷风污染过程(事件2)初始阶段的异同及其气象影响机制.结果表明,延庆持续性污染过程集中在9月~次年3月,共计63次,其中27次(43%)伴随1d或多天的山谷风日,39d山谷风中有32d(82%)出现在污染过程的初始阶段,18%出现在峰值阶段;36次过程未出现山谷风日.山谷风日逐时PM_(2.5)浓度大于非山谷风日4.5~15.4μg/m^(3),全日差值最大时段为谷风阶段(15:00~19:00)均大于13μg/m^(3),山谷风日存在SSE-ESE风频中心0.59%,15:00~16:00风速3.3m/s左右,非山谷风日风频中心在WSW-SW和SE-ESE,最大值为0.41%,风速较山谷风日小.事件1和2初始阶段PM_(2.5)浓度变化关键期为15:00~19:00,事件1风向E-SSE风速2~4m/s,PM_(2.5)增长速率大于事件2,与露点变化趋势基本一致,23:00事件1PM_(2.5)浓度显著高于事件220μg/m^(3)左右,污染过程发展初期出现的山谷风环流谷风阶段的偏东南风形成气溶胶和绝对水汽的区域传输,对PM_(2.5)浓度的升高有正贡献.平原空气污染过程(延庆未出现)特殊污染型占比20%,该类污染型白天风频中心分布分散,NNW-WNW、SW-SSW和ENE-NNE均有0.7%左右的风频中心,未出现S-ESE的风频.

一月份呼市地区地方环流的若干统计特征

一月份呼市地区地方环流的若干统计特征宫德吉，郝慕玲（内蒙古气象台）１前言地方性环流对当地大气污染有重要影响，规划城市的工业布局必须考虑当地的地方性环流情况。从保护人民健康考虑，城市布局应将容易造成大气污染的工矿企业安排在城市的下风方，居民区应建在工矿...

珠峰绒布河谷大气边界层结构的数值模拟

利用中尺度气象模式RAMS对2006年6月12～16日珠峰绒布河谷地区大气边界层结构进行了模拟，并将模拟的风温时空分布与风廓线仪LAP3000的观测资料进行了对比分析。结果表明，绒布河谷地区的局地环流具有明显的日变化（午后至夜间盛行山风，可持续12h，且风速较大；在山风盛行期间，山风的影响高度可达400700m左右），其中下垫面不均匀性导致的温度差异是引起局地环流的主要因素；RAMS模式较好地反映了绒布河谷地区局地环流的时空变化特征。

大亚湾核电站厂址区域大气扩散研究

采用一个基于流体静力平衡的动力学诊断模式对大亚湾核电站厂址区域的气象场进行实际模拟 ,研究了复杂地形和下垫面对流场的动力和热力作用。数值实验表明 :模式能很好地模拟中尺度局地环流的基本特征和变化规律。在模拟气象场的基础上 ,利用MonteCarlo多源模式计算了污染物的时空分布和干湿沉积量。模拟结果显示

大别山地形对江淮飑线发展变化及组织结构的影响研究

利用中尺度WRF模式,NCEP/NCAR再分析资料以及常规气象观测资料,对2014年7月11—12日发生在江淮地区的一次飑线过程进行数值模拟、地形敏感性试验和对比分析,研究了在经过大别山地形时飑线内部组织结构的变化特征以及地形对其发展的影响。结果表明:(1)飑线经过大别山主体时在山前加强以及过山后迅速减弱的主要原因与山前对流不稳定、上升运动大于山后有关;(2)大别山东部边缘对飑线的加强有增幅作用:当午后飑线移至大别山东部边缘时,东部边缘的谷风加强并强迫对流单体在飑线的前部新生,试验得出谷风可使低层风速最大增强6 m·s^(-1)左右,若无山谷存在时前向新生单体不再出现;(3)经地形敏感性试验得出:地形引发的大别山东部背风一侧的背风波扰动,有利于飑线内部对流单体的发展与加强,同时充沛的水汽补充,也是下山后飑线加强的因子之一。

地表热通量对陕南强降水的影响

通过对2002年6月8～9日陕南大暴雨天气过程中地表感热和潜热通量的数值模拟表明:地表感热、潜热通量和温度的区域性分布与高原东部特殊的地形分布有关,地表热通量和温度的等值线与地形等高线大致平行,平原低洼地区和山脉所在地特征明显,从而可以说明地形热力状况在陕西强降水中发挥重要作用;地表潜热作用大于地表感热,去掉地表潜热的作用后,模式对降水的模拟结果与实况偏差较大;地表感热使山脊降水减少,使平原、山谷降水增加,这与夜间的山谷风环流密不可分.

北京平原和延庆地区山谷风异同及对污染的影响

在一定的地形与天气条件下,山谷风环流是影响山地和平原气溶胶污染的主要气象因素之一.本研究基于2015~2019年京津冀地区生态环境监测数据和多源气象数据,对比分析了北京平原和延庆地区山谷风异同,结合典型污染事件揭示了山谷风不同阶段对PM_(2.5)浓度的影响机制.经分析发现,观象台山谷风为偏西南风转偏东北风,延庆站为偏东南风转偏东北风,随着污染等级加重,山谷风强度减弱17.7%~32.4%;观象台风速2~6 m·s^(-1)时,最大为SE风向PM_(2.5)浓度83μg·m^(-3),东南风浓度高于西南;延庆站风速2~6 m·s^(-1)时,偏东南方向浓度高于其他风向20~40μg·m^(-3),谷风阶段PM_(2.5)浓度高于近5年均值10~12μg·m^(-3).以2015年3月5~8日重污染事件为例,山谷风的影响作用主要体现在谷风时段东南风的高湿性及区域传输作用,延庆站3月6~7日谷风阶段PM_(2.5)浓度上升100~130μg·m^(-3);山风时段逆温发展至1000 m,观象台和延庆站露点先后抬升18℃左右,延庆站露点峰值滞后观象台2 h,高湿环境下PM_(2.5)浓度小幅上升.同时,3月6~7日延庆站400 m高度和玉渡山站热力梯度逐渐减小,山谷风分别减小8%和6%,局地环流减弱可能与边界层和高浓度气溶胶双向反馈机制有关.