芜湖市两次不同等级污染天气边界层风场特征对比研究

利用芜湖市边界层风廓线雷达和PM_(2.5)浓度数据,对两次污染天气过程的边界层风场特征进行了对比分析,结果表明:有明显传输污染时,PM_(2.5)浓度增长和消散快,极值高;本地PM_(2.5)累积为主时,污染持续时间长,极值低。边界层900米以下:上游高污染方向来风,小风速,下沉气流,弱垂直风切变,小C_(n)^(2)值,均对近地面污染的发展和维持有明显的有利影响。同时,低压倒槽控制阶段,500 m以下风速大,风场辐合强,且当风场辐合时300 m以下又有弱上升气流时,地面PM_(2.5)浓度较高。

济南边界层风廓线雷达与L波段雷达大风探空测风对比

基于相同站点的济南边界层风廓线雷达(WPR)和L波段雷达大风探空测风(以下简称LW)资料,采用相关、拟合、廓线分析等方法,系统地对比两者大风(≥10.8 m·s^-1)数据的各统计特征、相关性、时空变化规律的异同。结果表明:(1)两者u分量、v分量、风向、风速的相关系数分别为0.973、0.965、0.994、0.665,标准偏差分别为2.04 m·s^-1、2.88 m·s^-1、10.82°、2.53 m·s^-1,大风数据相关性总体较高,且相关系数风向优于风速的、降水样本优于非降水的,表明WPR观测大风数据可信、降水期间WPR水平大风数据可以使用。(2)两者大风风向、风速基本一致,但在低层差异较高层的大,尤其是340 m及以下高度层更显著,降水、非降水、全部样本在2980、1900、2740 m以下WPR风向值均略小于LW,而在1300、2740、1660 m以下WPR风速值均略大于LW。(3)两者资料互补性总体较好,大风风向、风速、v分量差值随高度变化符合对数律递增或递减规律,但u分量需分段拟合;在进行回归方程求算和资料互补时,应考虑差异随高度等的变化。

登陆台风边界层风廓线特征的地基雷达观测

为了分析登陆台风边界层风廓线特征,利用2004—2013年中国东南沿海新一代多普勒天气雷达收集的17个登陆台风资料,采用飓风速度体积分析方法,反演登陆台风的边界层风场结构特征。与探空观测对比表明,利用雷达径向风场可以准确地反演登陆台风的边界层风场结构,其风速误差小于2 m/s,风向误差小于5°。所有登陆台风合成的边界层风廓线显示,在近地层(100 m)以上,边界层风廓线存在类似急流的最大切向风,其高度均在1 km以上,显著高于大西洋观测到的飓风边界层急流高度(低于1 km)。陆地边界层内低层入流强度也明显大于过去海上观测,这主要是由陆地上摩擦增大引起。越靠近台风中心,边界层风廓线离散度越大,其中,径向风廓线比全风速以及切向风廓线离散度更大。将风廓线相对台风移动方向分为4个象限,分析边界层风廓线非对称特征显示,台风移动前侧入流层明显高于移动后侧。最大切向风位于台风移动左后侧,而台风右后侧没有显著的急流特征,与过去理想模拟的海陆差异导致的台风非对称分布特征一致。

济南边界层风廓线雷达与L波段雷达探空测风资料对比研究

采用统计、相关分析等方法,对2014年济南站边界层风廓线雷达观测资料和L波段雷达探空资料进行了长期时空变化规律的对比,进而研究了地面无降雨、有降雨时段两者的风向、风速数据的相关关系及差值。结果得出全年有降雨、无降雨时段两者的风向、风速总体一致性较好,相关性较高,并具有较好可比性和互补性的结论,对了解固定式边界层风廓线雷达探测的准确性,改进观测资料质量控制方法等具有很好的参考价值。

边界层风廓线仪应用中存在的若干问题

根据多年来在上海地区边界层风廓线仪布设和应用中取得的经验和研究结果,详细介绍了边界层风廓线仪在大城市组网、选址和建站方面需要注意的问题,同时针对边界层风廓线仪受地物杂波干扰和降水污染影响的问题进行了典型个例分析。

基于FLUENT的大气边界层风场LES模拟

通过拟周期边界条件、布置粗糙元和添加随机扰动等措施实现了大气边界层风场的LES模拟。对可能影响数值模拟结果的网格密度、粗糙元高度、随机数大小、随机数赋值方向及范围等主要参数进行分析,确定其影响规律,并据此生成满足目标要求的四类不同地貌大气边界层风场。结果表明,本文的模拟结果满足结构抗风计算的要求,验证了本文所采用的数值模拟方法的可行性,为后续进行结构绕流的大涡模拟提供了有价值的来流生成方法。

边界层风廓线雷达在降水时段中的在线分析应用研究

本研究提出了一种在边界层风廓线雷达连续运行的降水探测时段中对降水频谱进行在线分析的新的应用方式。详细介绍了边界层风廓线雷达在线分析原理和方法。同时结合典型降水频谱个例,分析了可获得的多个潜在的气象参数和信息。并指出,该在线分析方式的实施可以使风廓线雷达的应用领域从晴空探测向降水测量拓展;有效缓解当前风廓线雷达应用存在的瓶颈问题;间接证明边界层风廓线雷达组网间距不固定的观点。文章分析说明,随着在线分析方式的推广应用,边界层风廓线雷达将成为单站精细化气象探测和预报/服务的重要工具。

复杂地形边界层风场的三维局地尺度数值模拟

设计了一个基于有限元方法的中γ尺度复杂地形条件下的三维非静力边界层风场数值模式,利用该模式对河南省登封市阳城工业区周围的实际三维地形进行了数值模拟,并将模拟结果与河南省气象科学研究所的实测资料进行了对比。结果表明,模式对峡谷地形的加速作用、山体的抬升与绕流均有较好的模拟,但是对背风坡涡旋的模拟不太理想。与实测资料的对比显示,在一定的条件下,模式可以得到较好的模拟结果。

上海LAP-3000边界层风廓线雷达在强对流天气预报中的应用初探

在简要介绍上海LAP 3000边界层风廓线雷达探测原理和产品生成的基础上,利用近两年来搜集的资料,分析风廓线雷达资料短时强降水、龙卷风等局地强对流天气预报中的应用。结果表明,LAP 3000边界层风廓线雷达资料时间和空间分辨率较高,能有效揭示常规天气资料难以分析的一些大气动力和热力特征,在短时强对流天气预报中有较好的业务应用前景。

多普勒激光雷达探测台风“利奇马”边界层风场精度分析

多普勒激光雷达在台风等强天气背景下的探测能力亟待研究,为此将多普勒激光雷达与70 m测风塔超声风温仪在同址同高度探测台风“利奇马”影响期间的边界层风场数据进行对比,并分析多普勒激光雷达的误差分布以及变化情况。结果显示:在高度70 m上,两者的水平风速、风向相关系数分别为0.97和0.99,垂直风速的相关系数为0.36。以超声风温仪为参考值,激光雷达水平风速、垂直风速和风向均方根误差分别为1.06 m/s、0.46 m/s和17.10°。深入研究表明:降水对多普勒激光雷达测量水平风速和垂直风速误差均有一定影响。当激光雷达信噪比大于2000时,各参量的误差与信噪比呈负相关关系。研究表明多普勒激光雷达至少可以较好地刻画台风环流内的水平风场结构及演变,可应用于台风外围环流影响下(即较弱降雨条件下)边界层风场的高分辨率探测和研究。

声雷达资料可靠性及近地面边界层风场特征分析

利用2016年5月1日至6月15日在河北省邢台市皇寺气象观测站获得的多普勒声雷达风场资料和探空资料,验证声雷达资料可靠性,并在此基础上,对观测站近地面边界层风场特征进行了分析研究。结果表明,声雷达水平风场资料与探空资料的一致性较好,证明声雷达资料可靠,且声雷达资料与Graw气球探空和台站探空的一致性好于与系留气艇探测的;风场特征分析显示,皇寺站水平风和垂直风日变化特征明显,表现为显著的山谷风特征,白天吹谷风,盛行偏东风,垂直风速相对较大,对流旺盛;夜间吹山风,盛行偏西风,垂直速度较小;在垂直结构上,30~50 m盛行西风或东风,50 m以上逐渐转为偏南风或西北风,且随高度增加,大风速比例和平均风速逐渐增大,说明声雷达探测到的山谷风垂直范围为30~50 m,垂直风速主要集中在-0.1~0.1 m·s-1之间,说明大部分时间对流较弱,以0值为轴,左右比较对称,表明上升气流和下沉气流出现频率相当。

边界层风场对深圳秋冬季灰霾天气的影响

为研究边界层风场对深圳秋冬季灰霾天气的影响,统计分析2011—2014年秋冬季深圳石岩边界层风廓线雷达各层风向风速数据和深圳国家基本气象站数据,结果表明:(1)秋冬季节边界层(1 500 m以下)风力越小灰霾出现的概率越大。(2)秋冬季400~1 500 m层风速与灰霾天气关系最密切,有霾时该层平均风速在4 m·s-1左右;无霾时平均风速明显加大到6 m·s-1。(3)秋冬季边界层为较弱的偏北方向风时易导致灰霾天气,而较强的偏南方向风有利于霾的消散。

区域大气边界层风场建模研究

大气环境是综合自然环境(SNE)的重要组成部分,大气环境模型是武器装备仿真模型体系的有机组成部分。在SNE概念参考模型基础上,探讨了大气环境建模的概念和方法,比较了几种大气环境内部模型,提出了利用大气数值模式进行大气环境建模的具体实现方法。利用大气数值模式RAMS4.3(RegionalAtmosphericModelingSystem)对我国东南沿海地区大气边界层风场进行了建模研究。

建筑结构大气边界层风场风洞试验模拟

基于风洞系统对建筑结构所处的大气边界层风场进行试验研究,结果表明在风洞中采用尖劈和粗糙源组合的被动控制方式,能够实现建筑结构来流风场的模拟,其平均风速剖面、湍流强度及脉动风功率谱密度模拟结果与规范要求一致性非常好。

边界层风廓线雷达资料在浙中强对流天气中的应用

利用义乌CFL-03边界层风廓线雷达资料,对浙中地区15次强对流天气过程进行了分析。结果表明:(1)水平风不仅能提前于天气图数小时获知冷空气入侵,预判强对流的发生,而且通过对低空西南急流尤其是超低空西南急流或偏南急流的研究发现,其对短时暴雨或降雹能提供非常有利的信息,同时任何风向的超低空急流都可以作为判断雷雨大风的依据;(2)垂直速度和大气折射率结构常数(CN^(2))的大小能较好地反映降水开始和结束,而降水发生时,功率谱密度表现为正径向速度,谱宽变宽,且各信号形状较为相似;(3)当径向速度图出现速度模糊现象,尤其是在低层时,地面对应有大风。风廓线雷达资料对强对流天气的发生发展有较可靠的指示意义。结合多普勒雷达资料,可有效加强本地短临预报能力。

边界层风廓线雷达发射机放大链路设计与实现

依据中国气象局《风廓线仪功能规格需求书》要求,参考国内外固态发射机先进技术,研制了一台工作在L波段的边界层风廓线雷达发射机。本发射机具有不间断连续运行、即插即用性和高可靠性,波形和带通响应优化以占用频谱宽度小的特点。基于发射机的模块化架构、主要技术指标和功能,重点介绍发射链路的设计思想和原理、各级功率放大器的指标分配、芯片选型、功放电路设计、ADS仿真与稳定性优化。经过近3年在不同雷达站点的不间断运行,发射链路性能较稳定,符合设计要求。为今后其他型号雷达固态发射机的自研设计提供了技术参考。

CFL-03型边界层风廓线雷达的原理及其应用

本文描述了CFL-03型边界层风廓线雷达的主要性能指标和技术指标;阐明了雷达系统的工作原理和技术特点;对其数据产品及应用情况进行了概括;最后将重庆主城区上空的实际探测数据与无线探空数据进行了对比和分析,以评估雷达测量数据的准确性。

郑州市春季边界层风气候变化研究

通过对郑州市边界层风的气候研究,为低空高空风气候业务开展打下基础,为河南省风能资源开发提供科学依据,为防御气象减灾提供科学依据,为高空业务发展奠定基础。本文以郑州高空站资料为主,结合中国高空气候特征,研究本地边界层气候的变化情况。

边界层风廓线雷达资料在贵阳机场一次强对流天气分析中的应用

本文利用贵阳机场CFL-03型风廓线雷达结合多源数据对2021年7月17日贵阳机场一次强对流天气进行了综合分析,研究表明:风廓线雷达资料能很好地反映贵阳机场上空水平风随高度的分布情况,从而为强对流天气的短临监测和预警提供十分有用的帮助信息,诸如判断低层大气冷暖平流,低空急流强度,冷空气入侵信号等;通过风廓线雷达的实时监测和产品应用,可以有效地捕捉到强对流天气发生前本地边界层内大气环境发生变化的微弱讯号,风廓线雷达的垂直速度、信噪比和谱宽都与短时强降水有着很好的关联,且信噪比和谱宽在强降水开始前30分钟左右出现了显著的变化特征,这些信号再结合多普勒气象雷达的实时探测,可以为高时空分辨率的预警服务提供有力的支撑;贵阳机场风廓线雷达安装于跑道南端入口处,其不仅可以实时测风,还可以计算出水平风的垂直切变指数,从而为进近和起飞的飞机提供垂直方向上的风切变预警。

山东省境内边界层风廓线雷达观测最大风速随高度变化研究

基于东营、济南、蓬莱三个观测站边界层风廓线雷达观测的各高度层和地面气象站10 m高度的最大风速数据,采用统计、极值分布、最小二乘法、廓线图等方法,进行风速随高度变化研究。结果表明：三站10~3 000 m各高度层2014年全年的小时最大风速分别为30.6、30.7、31.2 m/s,出现高度分别为1 900、1 420、1 780 m,三站10~100 m高度层风速迅速增大而其上则随高度增加总体呈缓慢增大;三站2014年最大风速风剖面指数α,280 m高度层分别为0.222 1、0.243 8、0.184 5,460 m高度层分别为0.204 4、0.190 5、0.191 5,700 m高度层分别为0.188 7、0.167 8、0.167 1;460 m高度层以下各拟合α值总体与GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中的C类地表粗糙度的接近,但蓬莱站高度280 m以下的更接近B^C类中值;700 m高度层拟合α值总体与GB 50009—2012中的B类地表粗糙度的接近,但东营站的更接近B^C类中值。分析认为：三个观测站不同下垫面粗糙度对α的影响显著,GB 50009—2012中的风剖面模型在高度300 m以下未能与实测风速廓线吻合,100~300 m高度层实测最大风速远大于拟合值,进而探讨指出GB 50009—2012中的拟合指数方法所推荐的统一值存在不足或局限性。在高层构筑物设计时,应确保截断高度层的实际最大风速摆脱地表粗糙度等人为因素影响。