杭州湾地区大气边界层风场特征研究

论文摘要

人类活动与大气边界层中进行的物理化学过程密切相关,大气边界层风场的结构很大程度上影响了大气污染物的传输扩散。研究大气边界层风场特征对合理指导生活生产活动的意义重大。本文针对杭州湾的大气边界层风场,利用地面常规观测资料、风廓线雷达资料、探空资料等分析了近地层风廓线风切变系数、低空急流等边界层风场的基本特征,并统计了该地区的海陆风特征。最后选取了一个该地区较为典型的大气边界层风场个例,利用WRF-Chem数值模拟分析了海陆风过程中污染物的传输特征。本文主要结论如下:（1）利用宁波站、宝山站和嵊泗站的地面常规观测资料,通过统计风玫瑰图可以发现宁波站全年以北西北风和南东南风为主,夏季受到太平洋高压的影响,1/3以上为东南风,冬季则在蒙古高压的控制下盛行西北风。宝山站全年以东东北风为主,嵊泗站则全年以南风和北西北风为主,西风尤其的少。以嵊泗站作为背景风的代表站进行对比,发现宝山站和宁波站的东西风分量都明显增加,其中宁波站以偏西风的增长为主。（2）利用宁波站和上海站的风廓线雷达资料统计了该地区边界层风廓线的特征,秋季边界层内平均风速最小,平均风速为5.91m/s。春季风速昼夜变化不明显,在高层出现较强的风切变。利用观测资料遵循幂指数风廓线形式拟合了风切变系数（幂指数）,结果表明夜间的风切变系数一般都比白天大,上海站的风切变系数明显大于宁波站。（3）利用宁波站和上海站的风廓线雷达资料统计了边界层低空急流的特征。总体上夜晚边界层低空急流出现频率高于白天。杭州湾地区秋冬季夜晚边界层低空急流的发生频率和白天接近甚至更低。通过对低空急流出现时的风向分析,发现秋冬季白天边界层低空急流频率高位主要潜在原因是天气系统的影响,此外海陆风环流导致的边界层中上部西风及偏西风的增加也是原因之一。受到海风回流分支的影响,当背景风为偏西风时,边界层低空急流频繁发生在1000m高度上。（4）利用地表温度资料和海温资料拟合了海陆风发展趋势与海陆温差之间的关系,杭州湾地区海陆风发展趋势（海陆风扰动强度）和海陆温差呈正比关系,海陆温差越大,海陆风扰动强度越强,拟合方程的确定性系数R2=0.5611。海陆温差每增加5℃,海陆风发展趋势就增强0.16m/s/hr。2014到2016年间,当风向为偏西风时,日间低空急流日共319日,其中32天是海陆风天,日间低空急流日中海陆风天比例为10.03%。占比最高的是秋天,33个低空急流日中有6天是海陆风天,比例是18.18%。这在一定程度上解释了秋季日间边界层低空急流的发生率。（5）利用WRF-Chem模拟了一次该地区低空急流与海陆风共同作用的边界层风场个例中的大气污染物输送过程。该过程中海风大约在10点启动,主要污染物受到海风的清除作用浓度下降。受到地面气压扰动影响,污染物会发生区域内的输送,局地流场辐合导致夜间污染物浓度出现高值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 大气边界层的研究意义
•   1.2 大气边界层风场的特性
•   1.3 主要研究方法与进展
•   1.4 本文研究内容
• 第二章 资料与研究方法
•   2.1 风场观测数据
•   2.2 低空急流与海陆风辨识方法
•   2.3 数值模拟工具
• 第三章 杭州湾边界层风场特征的观测分析
•   3.1 地面风场统计态特征
•   3.2 边界层风廓线特征
•   3.3 低空急流特征
•   3.4 海陆风特征
•   3.5 本章小结
• 第四章 边界层风场对大气污染物输送影响的个例模拟研究
•   4.1 个例选取和模式设置
•   4.2 结果分析
•   4.3 本章小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 施文昱

导师: 张宁

关键词: 边界层风场,低空急流,海陆风环流,污染物传输

来源: 南京大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 南京大学

分类号: P421.3

总页数: 84

文件大小: 9658K

下载量: 148