海面与海岸陆面风速廓线特征

利用位于江苏海岸陆地的两座测风塔以及福建海面的一座测风塔气象要素资料,分析了这两种下垫面风速、湍流等要素的日变化规律及廓线特征,探讨了这两种不同下垫面特征导致的风力特征差异。结果表明:海岸陆面日最大风速出现时间较内陆滞后,最小风速出现时间与内陆相差不大,风速日变化位相随高度滞后,日振幅随高度减小,冬季70 m高度风速日变化特征与10 m高度风速日变化特征相反,夜间大于白天,说明冬季的过渡层转换高度低于夏季;海面风速的日变化位相、日振幅等特征随高度变化很小。两种下垫面的风廓线用对数律、指数律拟合的效果相当,海岸陆面的风廓线指数呈现的规律为离岸风组大于向岸风组,冬季大于夏季;海面风廓线指数呈现的规律则是向岸风组大于离岸风组,夏季大于冬季。

超强台风山竹近地风场特性实测

基于356 m高的深圳气象梯度塔(SZGMT)的实测风速时程数据,分析了超强台风山竹侵袭过程风场特性的竖向分布规律。结果表明,SZGMT上游地面的平均风速剖面指数为0.238,略高于建筑结构荷载规范(GB50009-2012)的C类地貌的指数值;纵向湍流强度接近GB50009-2012 D类地貌的建议值,三向湍流强度比值较我国公路桥梁抗风设计指南的建议值小,并随高度的增加而增大;阵风因子和湍流强度呈高度线性相关,各向峰值因子的拟合结果接近2.5;纵向湍流积分尺度略大于日本规范AIJ 2004和美国规范ASCE7-2010的建议值;实测纵向风速谱和Von Karman谱具有较好的一致性。

广西涠洲岛南岸表层海流特征及机制实测分析

涠洲岛周边海域拥有珍贵的珊瑚礁生态区,但近年来赤潮频发,而针对涠洲岛的海流实测数据研究仅限于1988-1989年的观测结果。因此本文基于涠洲岛南岸2015年1-8月的观测数据分析其表层海流特征有重要意义。本文发现涠洲岛南岸为不正规半日潮流,半日潮流要强于全日潮流且以逆时针旋转运动为主,M2分潮的潮流椭圆长轴最强;潮流呈现季节性变化,其中冬季的潮流最强,夏季其次,春季最弱;冬季分潮的潮流椭圆长轴比夏季大约10cm/s,夏季的分潮潮流椭圆长轴比春季大约1cm/s。虽然冬季潮流最强,但夏季的低频流速最强,约为6.2cm/s,大于冬季的4.5cm/s。对比同时期的季风变化,发现涠洲岛南岸的表层流基本为季风驱动,同时大风江和廉江的冲淡水对该区域流起重要作用。

基于测风塔实测台风威马逊登陆过程的强风特性分析

利用广东省徐闻县西连镇90 m测风塔在1409号超强台风威马逊登陆期间获取的具备完整的台风代表性的观测数据以及处于台风外围的广东省茂名市博贺镇100 m测风塔的观测数据,对台风威马逊的近地层强风特性进行了分析,西连测风塔结果表明:风速时程曲线呈明显的"M"型分布特征,台风中心经过测风塔前后,风向沿逆时针方向大幅偏转约170°。风速随高度增加而增大,风速廓线较好地符合对数和幂指数律;台风过境前后,各强风区的风速廓线幂指数和粗糙长度呈先减小后增大的特点;粗糙陆地下垫面的风速廓线幂指数和粗糙长度较大。湍流强度和阵风系数在前外围强风区或后外围强风区较大,在前眼壁强风区或后眼壁强风区较小,湍流强度和阵风系数随高度增加而减小,基本符合指数为负值的幂指数律;粗糙下垫面对湍流强度和阵风系数有增大的作用。外围强风区和眼壁强风区的10 min风向变率变化较为平稳,而在眼区变动较为剧烈,在眼区,当风速达到最低值或次低值时,10 min风向变率幅值达到最大值。博贺测风塔结果表明其总体上与西连测风塔台风前外围和前眼壁强风区的情形相似。

海面风浪影响下的浅海声传播预报方法

为了分析高海况条件下水下声场时空特性,本文提出了一种能够同时考虑粗糙海面和气泡混合层影响的水下声场计算方法。结合风浪谱理论和HN气泡群理论,采用蒙特卡洛方法对一维起伏海面进行仿真建模,利用起伏海面下的Ramsurf声传播模型仿真了不同海面风速下的声传播损失,并通过递归方法求解了考虑近海面气泡层因素的海面反射系数及海面反射损失。仿真发现:在浅海典型的负梯度环境中,起伏海面和气泡混合层对风浪搅动形成的近海面等温层中的声传播影响较大,对远离海面的深处负梯度层中的声传播则影响相对较小。另外在小掠射角下,当风速为10 m/s、频率大于2000 Hz时,气泡混合层对海面反射损失的影响不容忽视。

浙江北部近海边界层风廓线特征分析

利用2010年12月至2014年5月宁波近海凉帽山370m高塔气象梯度风观测和浙江北部沿海自动气象站测风资料,对浙江北部近海风速垂直廓线进行分析,结果发现:受地形影响,偏南、偏北风时塔基风速一般比上一层风速大。不同天气系统影响下近地边界层风廓线不同,南风型320m以下风速基本遵从对数律。热带气旋影响型和北风型时风廓线可分为3段,常通量层内基本满足对数律,该层向上一段高度热带气旋影响型风速变化不大,北风型反而减小,再往上风速又继续增大。北风型风廓线的这种3段结构表现比热带气旋影响型更为清楚,约80~109m风速出现相对极大值,200~250m间存在风速极小值。满足对数律的近地边界层内小风比大风具有更好的拟合优度。浙江北部沿海自动气象站测风资料不同风型统计分析与高塔风廓线表现基本一致。

C－波段测风一次雷达的跟踪特性及其应用前景

利用我国研制的第一部Ｃ－波段测风一次雷达样机在成都和郑州试验现场取得的大量测试和施放记录，对该雷达跟踪固定目标的静态特性和活动目标的动态特性作了进一步统计分析。结果表明，在跟踪固定目标时，该雷达有根高的跟踪精度；在跟踪实际活动反射靶时，跟踪数据的离散度比跟踪固定目标时大，并指出，采用适当的滑动平均措施减小原始数据的离散度，并选择合适的计算水平风的时间间隔，就可获得精度高（如１ｍ／ｓ）而层结精细度合适的高空风廓线。

江西九江近地层温度梯度及风廓线规律的适用性

利用2013年5月—2014年4月期间一整年各层温度及风观测资料进行统计分析,研究该地区近地面层气温梯度及风廊线规律的适用性,并通过散点图的形式寻找风速比随稳定度参数的变化特征。结果表明:(1)该地区观测期间100m高度的多年平均气温为17.6℃,70m高度为17.7℃,30m高度为17.9℃,10m高度为18.1℃;最冷月为2月,平均气温5.3~5.8℃,最热月为8月,平均气温30.4~31.1℃。(2)该地区四季气温有较大差异,秋季温差最大,冬季最小,四季中春、秋、冬季出现逆温次数较多,夏季较少;逆温强度冬季最强,夏季最弱。(3)非中性层结条件下风速比值随稳定度的增强而离散增大。综上表明,观测期间系统的性能基本上是稳定的,可为该地区今后开展的大气环境研究提供气象背景资料和理论数据参考。

城市大气边界层分析中的相似理论应用研究

以ＭｏｎｉｎＯｂｕｋｏｖ 相似理论为依据，利用拟合方法和迭代法计算非均匀下垫面近地层湍流特征参数。通过对新疆库尔勒市郊相对平坦地形上的系留探空资料计算分析说明，两种计算方法所得的湍流特征参数相差较大；如何考虑外部参数ｚ０ 对确定非均一下垫面湍流特征参数非常重要。研究结果认为，３００ｍ

激光测风雷达在城市近地层测风中的适应性观测试验

[目的]研究新型激光测风雷达在城市近地层测风中的适应性。[方法]2013年5~6月上海市气象信息与技术支持中心在上海市嘉定区和兴隆沙开展了2次新型测风雷达与梯度测风塔的观测对比试验,对2种探测手段测得的不同高度的水平风速、风向及其标准偏差、相关系数进行了对比分析。[结果]在嘉定区的对比试验中,虽然激光测风雷达与风能测风塔2种方式测得的风速值有一些差异,但2组数据有一定的相关性;风向的相关性明显好于风速,相关系数均在0.9以上。在兴隆沙的对比试验中,激光测风雷达与风能测风塔所获得的风速数据在各层高度上均具有良好的相关性,相关系数均在0.9以上;相比风速数据,风向数据在各层高度上的相关性较低。与嘉定区的对比试验相比,兴隆沙的对比试验在风速上的相关性表现较好,而在风向上则表现一般。[结论]2次对比试验的对比结果中水平风速、风向均有相关性达0.9以上的要素,能够在一定程度上验证新型激光测风雷达在低空风场数据获取方面具有较为良好的探测性能。

边界层风廓线雷达对登陆台风观测适用性评估

利用2014—2019年6个台风合计34组数据,通过与机动式边界层风廓线雷达以及同点探空数据进行对比,分析风廓线雷达对登陆台风边界层结构诊断的适用性。初步分析表明:有30组数据完整度高于80%,且平均标准差为3.64 m·s^(-1),平均误差为4.67 m·s^(-1)。30组数据中有19组数据的对比结果较好,均呈现风廓线雷达与探空廓线在250 m高度以上重合度较高、250 m高度以下重合度较低的特征,其原因可能与探空低层加速以及风廓线雷达低层受干扰有关。将250 m高度以下的数据剔除后和剔除前对比发现,数据质量得到提高。从空间分布看,低质量数据大多分布在台风中心距离观测点200 km及以外的区域,但较高质量数据相对于台风中心并无明显的倾向性分布。从降水分布看,未发现数据质量与降水关系明显。尽管使用的数据比较有限,但风廓线雷达在台风边界层结构观测中展现较好应用潜力。

拉萨近地层风廓线模拟

本文利用1986年中美联合青藏高原大气科学试验期间的考察资料,研究了拉萨近郊风廊线的特征。从莫宁——奥布赫夫相似理论出发,建立了青藏高原近地层风廓线模拟的模式。

风廓线雷达对折射率结构常数的实测分析

大气折射率结构常数(Cn2)是大气中折射率大小的体现,为了改善风廓线雷达(WPR)数据质量,提高WPR数据业务应用的可靠性,对边界层风廓线雷达近1年的实测数据采用归纳对比的方法,分析得到Cn2与温度湿度变化的关系,并总结出成都地区晴朗天气下,四季Cn2量级的变化范围,与理论推导一致。夏天10-12到10-20,春秋10-13到10-20,冬天10-14到10-21,此外,根据降水量大小不同,Cn2提升3到6个量级,获得这些定量的范围,为相关风廓线雷达产品识别提供了方法和依据。

陕西不同区域接地逆温特征分析

根据近年开展污染气象观测整理计算的33个项目54期有关边界层小球测风和低探观测资料,分析了陕西省冬季和夏季接地逆温强度及厚度区域分布特征,不同区域接地逆温最大厚度出现时风速廓线和温度廓线特征。分析表明:陕西省接地逆温以西安、咸阳和宝鸡等大城市周围,工业区以及陕北长城沿线荒漠区最为强盛,太白山区及秦巴山区最弱,山区、丘陵地带弱于平原地区,冬季强于夏季;接地逆温最大厚度出现时,地面风速较小,大气层接稳定,陕北长城沿线荒漠区大气水平扩散能力较强,陕南山区次之,关中城市工业区最弱。