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《南京信息工程大学》 2019年
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北京城市区域边界层低空急流的观测与模拟研究

何松蔚  
【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。
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