冬季增城丘陵灌木林基本气象要素与湍流特征

介绍了广州增城丘陵灌木林通量站的地理环境、仪器布设,并利用该站2014年12月—2015年2月的观测资料,分析冬季华南丘陵灌木林下垫面近地层的风、温度、气压、湿度和大气稳定度等基本气象要素特征,以及湍流强度、风速归一化标准差的统计特征及通量特征。结果表明:(1)冬季增城站以北向小风为主,风速多小于4 m/s,日平均温度变化剧烈,平均相对湿度为67.94%;(2)大气稳定度集中于"±"0.5之间,以近中性为主;冬季平均湍流强度I_u、I_v和I_w分别为0.37、0.31和0.19;在风速小于1 m/s时湍流发展旺盛,随风速增大,湍流强度减小并趋于稳定;(3)风速分量归一化标准差δu/u*、δv/u*、δw/u*与稳定度Z/L之间满足莫宁-奥布霍夫相似理论,并呈1/3次方关系,且随|Z/L|的减小而减小,在中性层结(Z/L→0)均匀下垫面,其值为常数,分别为2.286、1.757和1.174;(4)冬季增城站的能量耗散以感热为主,晴天尤为显著;阴天感热与潜热大小相当;平均日间吸收CO_2极值为0.236 mg/(m^2·s)。

近岸海洋气象平台涡动相关数据处理与质量控制

涡动相关方法在海洋—大气界面通量过程的观测研究中得到广泛应用。通量观测的数据质量很大程度上取决于环境条件和订正方法的正确应用,因此需要对数据进行处理与质量控制。基于博贺海洋气象平台上方2层涡动相关系统约7个月的湍流观测数据,分析了目前未能在数据采集平台上实时运行的几种订正方法对通量结果的影响。分析表明:在通量值较小时,去野点可使通量值发生很大改变;大部分情况下去野点对通量(包括摩擦速度、潜热、感热与CO2)造成的改变小于1%。由于该观测点的大气边界层下垫面为波浪场,平面拟合的效果要明显优于二次旋转。频率损失订正结果显示,订正系数随风速的变化存在较大波动,此项订正平均可使各种湍流通量增强5%～8%,夜晚的订正幅度稍大于白天的情况。湍流通量的频率累积检测显示,对于大气层结稳定性发生转换的时段,30 m in的累积时间长度不足以包括低频事件对通量的贡献。最后,总体湍流特征检验与平稳性检验显示,50%左右的数据可用于基本研究。2层通量结果的比较也显示,博贺站的通量数据质量可以得到保证。

春季华南沿海海-气边界层动力参数的观测研究

通过对珠江口海岸边近地面边界层的观测资料的研究,发现该海岸带春季大气层结呈中性或近中性状态,强稳定或者强不稳定天气过程较少;摩擦速度不仅和稳定度有关,而且随平均风速呈线性增加,地形引起的扰动对它的离散性影响较大;无因次风速方差满足相似规律并符合"1/3"次方定律,在中性或者近中性条件下,u,v,w3个方向分量的相似函数为常数:3.06、2.56、1.33;湍流强度在风速达到4～6 m/s时最弱,且变化不明显,在自由对流状态(风速小于2 m/s)时湍流发展最旺盛,风速大于6 m/s时随风速增大略有增加,水平分量比垂向分量的增幅明显;海面空气动力粗糙度在距离海面10 m高处风速为3.0 m/s时最小,其与风速成二次曲线关系;中性或近中性条件下拖曳系数平均值为1.180×10-3,与风速的关系在小于4 m/s和大于4 m/s时不同,且有不同的拟合关系式。

华南海岸带近地层湍流参数观测研究

利用广州茂名2008年5月-2009年8月期间三维湍流观测资料，采用涡动相关法计算摩擦速度等湍流动力参数，研究不同风向下湍流参数随风速等的分布特征。结果发现：不同气流来向对华南海岸带局地湍流特性造成较大差异。华南海岸带近地层常年平均摩擦速度值为0．235m／s，离岸风和向岸风下分别为0．274和0．209m／s，可以分别与风速拟合为线性函数：u=0．066U＋0．060（离岸风），u=O．034U＋0．028（向岸风）。三维平均湍强值为Iu=0．136，Iv=0．121，1w=0．075，离岸风和向岸风下分别为Iu=O．245，Iv：0．199，Iw=O．125，和Iu=O．092，Iv=0．089，1w=0．055。研究还发现，拖曳系数与大气稳定度存在较密切关系，大气层结越偏向中性，拖曳系数越大，动量通量输送越强。

2006年春季珠江口海岸带近地面层热通量收支的观测研究

利用中国气象局广州热带海洋气象研究所在珠江口岸边2006年3—5月观测的气象资料,用涡动相关法计算了该区域近地面层的热通量(潜热和感热通量),同时分析了海面净辐射和净热通量的一些特征。经分析发现,热通量在观测期内逐月增大,其在5月份的增幅比前两个月更加明显。各个不同时段和天气过程的平均值显示,热通量的交换在此季节内以潜热为主。冷锋入侵时带来的干、冷空气活动引起的水汽蒸发、感热巨变的"脉冲"过程对热通量有较大的影响,观测期内冷空气出现的天数占总观测天数的16.5%,而在冷空气活动期间交换的热通量值占总观测期内的25.6%,其中潜热占17.4%。月平均的海面净辐射和净热通量从3月到4月有一个较大的增幅,净辐射从4月到5月也是增加的,增幅较小,但是净热通量的值在5月反而小于4月,只略高于3月,这归因于5月份热通量的交换能力增强,海水释放的热量增多,使得海洋储存起来的净热通量在5月份反而减少,表明春季该海域储存在海洋中的热量在4月份是最多的。在各月或者季节平均的日变化中,各通量在相同时次的量值都逐月增大。潜热在15时左右达到峰值,感热在9时前后达到最大,感热的最小值发生在夜间而非午间,二者均在夜间比较稳定、少变。海面净辐射与净热通量基本同步变化,都呈单峰型。白天,二者均为正值,且净辐射值大于净热通量值;夜间,二者均为负值,净热通量的绝对值大于净辐射的绝对值。在3—4月的日变化中,净辐射与净热通量之间的差值较小,5月份二者的差值增大,虽然净辐射强度在5月接近4月的值,但是感热和潜热在日变化中的相同时次都有较大幅度的增加,使得海洋净支出热量增多。

强风天气条件下海气动量交换参数的观测分析

利用近岸海上气象平台对登陆台风＂黑格比＂近海层风廓线观测资料,计算分析了近海层大气的湍流动量通量交换参数,以期认识高风速情况下的海气动量交换特征。数据分析结果显示,当海面上方10 m处风速U10≤24 m/s时,摩擦速度（U＊）随风速的增大而增大,当U10〉24 m/s时,U＊呈饱和趋势。海面粗糙度长度（Z0）、拖曳系数（Cd）在低风速（U10≤6 m/s）随风速的增大而减小,在U10处于6~24 m/s之间时,Z0、Cd随风速的增大而增大,当U10〉24 m/s时,Z0、Cd达到极值后开始减弱。Z0、Cd极值出现在U10为24~28 m/s之间。并对高风速时拖曳系数衰减现象的对应机制进行了讨论。另外,还探讨了台风期间的阵风因子（G（t,T））等参数的演变特征。

南海土台风生成及发展过程海气热通量交换特征

利用1985—2007年西北太平洋热带气旋(TC)资料,定义生成于南海范围内并且发展强度达到热带风暴(TS)等级及以上的热带气旋为南海土台风,统计了南海土台风的季节演变特征,发现南海生成的TC约有68%发展成为土台风,其强度普遍较弱且与TC生成纬度和路径均有关。其频数的季节变化呈双峰结构,5月和7—9月是南海土台风的高发期。结合同期美国伍兹霍尔海洋研究所的1°×1°客观分析海气通量(WHOI_OAFlux)日平均资料,分析了南海土台风生成及发展各阶段的海气热通量分布特征。结果表明:南海土台风形成过程中,海洋向大气释放的热通量逐日递增,台风眼南侧的海洋为台风形成提供主要能量来源,随着台风发展热通量高值区都沿顺时针方向向台风北侧传播,体现了台风外围涡旋罗斯贝波的能量频散特征,土台风形成后,热通量的加强不再明显。在土台风整个形成及发展过程中,净热通量、潜热通量和感热通量三者的变化较为一致,以潜热对净热的贡献为主,最大热量交换位于台风移动方向的南半圆,可能与南海西南季风作用有关。

用近地层温差因子改进广东沿海海雾区域预报

利用2000—2011年的NCEP 1°×1°的再分析资料和2010—2011年的台站海雾观测资料,分析了近地层温差因子(T1 000 hPa-T2 m)与海雾发生的关系;尝试将近地层温差因子作为GRAPES模式的预报变量因子,改进广东沿海海雾区域预报。(1)近地层温差因子与海雾发生有较明确的对应关系:当台站出现海雾时,近地层温差一般处于某一时间段的高值区,近地层温差负值明显减小或转为正值。这是近地层暖湿空气平流逐渐加强的结果,存在海雾发生发展的可能。(2)广东沿海地区暖湿平流的输送具有阶段性和跳跃性,而且是不断增强的;同时,暖湿平流的向北推进与中国沿海海雾自南向北推进的演变过程相一致。(3)GRAPES模式能较好地模拟和实现近地层温差因子,引入该预报变量因子后,海雾区域预报的准确率、Ts和Hss评分都有明显的提高。

1990年代中期南海季风系统年代际转型模态的时空特征

利用1979--2007年的CMAP降水、HadlSST的海表面温度数据和NCEP的850hPa风场数据，应用多变量联合季节经验正交分解（MY—SEOF）方法，研究了南海季风系统的前两个主模态特征，发现一个模态是厄尔尼诺／南方涛动（ENSO）模态，一个是在1990年代中期的年代际转型模态。区域敏感性试验发现南海季风系统的1990年代中期的年代际转型在去除南海热带区域（105～125°E，5-25°N）的范围内是最显著的，年代际转型模态出现在MV-SEOF的第一模态中，且主要体现在“季风年”季节循环顺序的MV．SEOF中；而变换其它纬度和经度以及非“季风年”季节循环顺序时，ENSO模态出现在第一模态中，同时年代际转型信号都会减弱并出现在第二模态中。南海季风系统的年代际转型反映了南海局地季风型海．气耦合系统的特征，其中南海局地海表面温度（SST）的年代际变化表现出对全球变暖的响应特征，而南海局地的海．气耦合作用则起到了“放大器”的作用，使南海中北部SST的年代际信号强化并影响到整个季风系统中。

海雾对沿海地区的影响程度初探——2008年春季两次黄海海雾过程分析

利用多种观测资料、再分析资料和WRF模式,对2008年4月29—30日和5月2—3日两次黄海春季海雾进行对比分析,研究黄海海雾影响沿海地区的因素。分析表明:(1)两次海雾过程均属于平流冷却雾过程。在低层水平方向上,合理的高、低压配置,使气流持续地从暖湿海面输送到冷海面上,有利于形成深厚的海雾,进而在海风的作用下影响沿海地区。在垂直方向上,边界层内上干下湿的结构有利于海雾的发展与维持。(2)边界层内稳定持续的逆温层结构,使水汽在逆温层内累积,有利于海雾的发展与维持。雾顶的长波辐射冷却作用以及雾层内适度的湍流有利于海雾的发展与维持;而低层风速增大会引起机械湍流的迅速增长,进而导致海雾消散。(3)海雾影响明显时,对应黄海海域上空的暖平流较强,水汽通量较大,暖湿平流来源于较暖的海面。反之,对应黄海海域上空的暖平流较弱,水汽通量较小,暖湿平流来源于较冷的海面。