近地面层中通量廓线关系的适用性研究

本文采用了三种不同地表条件下的实测风速廓线资料,分别进行了近地面层中通量廓线关系的适用性检验,从中选择了适合本试验条件的通量廓线关系。结果表明:(1)在稳定大气层结条件下,风速廓线曲率β<0.9时,Yamamoto′s模式最适合,而当β≥0.9时,Lettau′s模式最适合;(2)在不稳定大气层结条件下,当风速廓线曲率β<1.05时,Dyer′s模式最适合,而当β≥1.05时,Webb′s模式最适合。

3种典型地表风沙流通量廓线研究现状

风沙流研究越来越受到人们的重视,其中风沙流通量廓线研究起着重要作用。本文总结了3种典型地表(流沙地表、草方格地表、戈壁地表)风沙流通量廓线研究现状及存在问题。由于研究方法、研究区域及集沙效率的不同,风沙流通量廓线函数有指数函数、对数函数、幂函数、分段函数等多种,同一问题不同函数模拟结果差异可达到3倍,难以应用于实际。根据研究中存在的问题,提出风沙流通量廓线研究发展趋势。

热平流影响下湿润地表的通量－廓线关系

在有热平流影响的湿润地表，对Ｂｕｓｉｎｇｅｒ—Ｄｙｅｒ创立的经典通量－廓线关系作了简单的非线性作用修正。并利用热量和水汽输送方程两种不同简化方程分别对非线性修正因子α′ｖ进行了理论分析和讨论，表明在热平流影响下的湿润地表α′ｖ＜１，且由理论方程推导出一个α′ｖ与ζ的简化关系式。最后，用经参数化后得到的α′ｖ表达式和修正后的相似性关系式联立构成的闭合方程组，以及用ＨＥＩＦＥ的资料求解出αｖ及其它特征参数，并且拟合出αｖ与某些特征参数的经验关系。

1998年南海季风试验期间海-气通量的估算

根据 1 998年南海季风试验西沙海面铁塔梯度观测资料 ,利用总体 (Bulk)系数法和多层结通量廓线法对西沙海面的海 气通量进行了估算 ,得出两种方法估算的潜热通量、感热通量基本一致。总体系数法估算的潜热通量比多层结通量廓线法略大 1～ 3W·m- 2 ,感热通量小 0～ 1 .5W·m- 2 。一般而言 ,季风爆发期间潜热输送逐渐增加 ;季风爆发前期夜间潜热通量比季风爆发后期大 ;季风爆发后期 ,白天潜热通量明显大于爆发初期和中期。感热通量季风爆发前海面向大气输送 ,爆发后期大气向海面输送。动量通量和摩擦速度随风速增加。

珠三角地区荔枝林挥发性有机化合物通量的观测研究

利用2008年7月和2009年2—3月在珠三角地区开展的挥发性有机化合物(VOCs)和微气象学综合实验观测资料,分别应用近地面层通量廓线关系法和松弛涡旋累积法(REA)计算了荔枝林下垫面VOCs冠层尺度通量。结果表明:荔枝林的主要生物挥发性有机化合物(BVOCs)排放为异戊二烯,其排放有着明显的季节变化和日变化。荔枝林生长季白天的典型异戊二烯通量为0.932 nmol/(m2.s),非生长季植物排放不显著。该结果为使用微气象学方法获取VOCs通量提供了借鉴。

稳定层结条件下非线性相似函数对蒸发波导模型的改进

大气修正折射指数（M）廓线是描述大气折射环境的重要参数,也是评估电波传播的关键因子。为了提高稳定特别是强稳定层结条件下模型预测M廓线的效果,引入三种非线性无量纲相似函数BH91、CB05、SHEBA07对原始的Babin_V25模型进行了改进,并利用铁塔平台实测气象水文数据对改进后的模型预测效果进行了评估,同时将其与改进前的Babin_V25模型以及Local_HYQ92模型的效果进行比较。结果表明：引入非线性相似函数能明显改进模型预测M廓线的效果,尤其是最新发展的SHEBA07,改进后的Babin_SHEBA07模型能在稳定层结条件下预测M值、0~5 m及5~40 m内的M梯度均方根误差分别减少64.5%、16.6%和60.4%,但这种方法对蒸发波导高度的预测效果改进不明显;而基于局地相似理论的Local_HYQ92模型则能使稳定层结条件下M值、0~5 m内、5~40 m内的M梯度以及蒸发波导高度d的预测均方根误差分别减少76.7%、40.2%、83.7%和58.0%。考虑到在电磁波传播特性的评估中,M梯度比蒸发波导高度和M值本身更为重要,最终推荐在强稳定层结条件下选用Local_HYQ92模型和Babin_SHEBA07模型。

大气模式中表面水热通量计算的一些问题

对现有的大气模式中计算海面和大气间水、热通量的通量-廓线关系式进行了评论，提出一个理论上较完整的通量-廓线关系式。其中考虑了水汽对M－O参数的影响，并引进相应于虚位温的标量粗糙度。MoanaWave的实测资料表明，由于该资料相应于温度的粗糙度zoh和湿度粗糙度zoq相差不大，使现有的公式计算结果与文中提出的公式差别不大。当zoh，zoq差别大时，两种公式结果有一定的差别。而文中公式理论上更为合理。还将不稳定状态下计算通量的简化方法推广到海面。

关于海面湍流通量参数化的两种方案试验

本文对海气间湍流通量计算的参数化进行了两个方案的试验。第一个是对气候模式 CCM3中的计算方案作了改进 ,用半解析的计算方法代替纯迭代的方法 ,减少了计算量而达到相同精度。第二个是用 Brutsaert提出的廓线函数计算海面通量 ,达到了当前最精确模式相同的精度。这二种方案均可用于大气模式或用于由实测气象资料求通量。

南极瑞穗站上空动量和感热等湍流通量的观测研究

本文根据南极瑞穗站气温、风等平均廓线资料,利用相似理论通量一廓线关系计算得出了该站的湍流通量,并与西太平洋热带海域和北京地区湍流通量计算结果进行了比较。

新疆戈壁地区风沙流结构及其粒径特征研究

为掌握研究区域风沙流活动情况,设计并完成了长跨时(2016年5月—2018年5月)的戈壁风沙流现场累积观测。基于观测数据和砂土样品,对研究区域的风沙流活动特征及其结构进行系统分析,在此基础上建立输沙通量廓线函数模型。结果表明:1)观测期间现场输沙率水平在177—330 g/(cm·a),均值约247 g/(cm·a)。2)风沙流和地表砂土粒径分布分别呈双峰和单峰型,且风沙流中砂土占比与地表砂土占比的比值随粒径增大而减小。3)建立的线性-多项式-幂函数和指数-幂函数两种模型都能较准确地描述风沙流的输沙通量廓线,拟合优度均值超过0.98,适用于反映现场风沙流结构。

青藏高原近地面层气象要素变化特征

利用第 2次青藏高原气象科学实验 (TIPEX) 1998年 5— 7月改则、当雄和昌都 3个大气边界层加强观测站获取的近地面层观测资料 ,分析了青藏高原西部、中部和东部地区近地面层风速、温度和湿度的日变化特征及其廓线规律 ,给出了青藏高原地区地表空气动力学参数和地表温度变化规律 ,讨论了高原近地面层湍流通量特征及逆湿现象。

黑河中上游不同下垫面动量总体输送系数和地表粗糙度对比分析

利用廓线法计算了黑河中上游地区盈科农田站、冰沟稀疏草地站、阿柔牧场站和大冬树山垭口积雪观测站的总体输送系数和地表粗糙度。结果表明,地表粗糙度与植被覆盖度和高度以及下垫面的性质有关,夏季地表粗糙度大小是农田站最大,其次是牧场站和稀疏草地站,高寒草甸站最小。下垫面状况还影响动量总体输送系数对稳定度的依赖程度,地表粗糙度大的地区强于地表粗糙度小的地区。