北京城市区域边界层低空急流的观测与模拟研究

论文摘要

边界层低空急流对热量、水汽、污染物的输送起重要作用,与暴雨等强对流天气等密切相关。本文利用2016-2017年北京常规探空数据,选取1、4、7、10四个典型月份对北京边界层低空急流季节特征进行初步分析。利用6、7、8月数据分析夏季急流昼夜特征差异,结合2016年8月27-9月2日北京宝联、朝阳、大兴3个站点的边界层加密探空试验数据,对该地区夏季边界层低空急流日变化特征进行分析。结果显示:（1）北京城市区域边界层低空急流具有强烈的季节差异特征,边界层低空急流在春、秋、冬季发生频率高,夏季最低;急流强度冬季最强,夏季最弱特征。冬季急流风向多为西北风,夏季多为西南风。急流风速多分布在6-18m/s范围。整体急流轴高度分布呈现双峰结构,秋、冬急流轴高度明显高于春、夏。夏季边界层低空急流具有明显的日变化特征,白天发生频率低且强度小,夜间发生频率高且强度大。风速廓线与温度、风向垂直分布特征有密切关系,急流发生时多有悬空逆温出现,悬空逆温起始高度和最小风速高度有较好的相关关系。急流发生时多出现风向转变,其中顺时针旋转出现频率最大,风向转变高度与最小风速高度有较好的相关关系。（2）北京城市区域边界层低空急流有显著日变化特征,城、郊边界层低空急流有较大差异,城市比郊区发生频率更低、强度更小,急流轴高度高。夜间边界层低空急流发展过程中,风矢量顺时针旋转,惯性振荡是影响边界层低空急流形成的重要因素。（3）WRF能较好的模拟北京边界层低空急流现象,北京不同高度层风速分布呈现明显“鼻状”结构,急流发生区域多位于山区一侧的平原区域,结合风速分量垂直特征,认为北京边界层低空急流的形成受地形影响显著。（4）地形的存在显著影响北京区域急流的形成,海洋存在有利于北京边界层低空急流的发展和维持,城市下垫面的存在抬高了边界层低空发生高度,使得急流强度减小。地形、海陆热力差异对急流的影响程度大于城市,地形为主要影响因子。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的和意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 边界层低空急流基本特征
•     1.2.2 边界层低空急流机制
•   1.3 研究问题的提出
•   1.4 研究内容
• 第二章 资料与方法
•   2.1 研究思路
•   2.2 研究区域
•   2.3 数据资料
•     2.3.1 长期探空资料
•     2.3.2 边界层加密探空资料
•     2.3.3 地面观测资料
•     2.3.4 数据可靠性检验
•   2.4 模式模拟
• 第三章 边界层低空急流观测研究
•   3.1 边界层低空急流基本特征
•     3.1.1 边界层低空急流季节特征
•     3.1.2 边界层低空急流特征与气象场配置关系
•     3.1.3 边界层低空急流的昼夜差异特征
•   3.2 边界层低空急流日变化特征
•     3.2.1 观测期间天气情况
•     3.2.2 城市边界层低空急流日变化特征
•   3.3 本章小结
• 第四章 利用WRF模拟边界层低空急流
•   4.1 模式区域及参数化方案选取
•   4.2 模式验证
•   4.3 边界层低空急流特征的模拟分析
•   4.4 本章小结
• 第五章 边界层低空急流形成机制讨论
•   5.1 夜间边界层低空急流形成机制讨论:
•   5.2 斜坡地形对边界层低空急流的影响
•   5.3 海陆热力作用对边界层低空急流的影响
•   5.4 城市下垫面对边界层急流的影响
•   5.5 本章小结
• 第六章 结论与讨论
•   6.1 结论
•   6.2 特色和创新点
•   6.3 研究不足与展望
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 何松蔚

导师: 王成刚

关键词: 边界层低空急流,季节特征,日变化特征,形成机制,模式

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 南京信息工程大学

分类号: P412.2

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000081

总页数: 61

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