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白洋淀地区非均匀边界层结构的观测实验研究

甄灿明  
【摘要】: 非均匀下垫面通常主要指地表非均匀,包括热力非均匀和动力非均匀,由于实际地表总是呈现出一定程度的非均匀性和复杂性,所以对于非均匀边界层的研究已经成为当今大气边界层研究领域的热点问题。本文利用由LAPC承担的国家自然科学基金重点项目“地表通量参数化与大气边界层过程的基础研究”(编号40233030)的野外实验所获得的小球探空资料,对白洋淀地区水、陆非均匀下垫面的边界层结构进行分析,得到的主要结论如下: 1、观测期间两地的边界层具有大气边界层的基本特点,即两地的风、温、湿廓线都具有白天对流混合层和夜间稳定边界层的典型廓线的分布特点。白天岛上的边界层高度比陆地上的高,岛上白天可达2000 m,陆地可达1800 m,而且两地的边界层顶经常可以看到覆盖逆温。夜间由于辐射冷却,两地都有逆温、逆湿出现,而且许多情况下伴随逆温有低空急流的出现,急流的发展与逆温的生、消演变关系密切。 2、两地都是夜间风速比白天大,但是无论昼、夜,岛上的风速比陆地上的要大,而且夜间两地风速差别更大,越靠近地面这种差别也越明显。观测期间,陆上盛行风为偏西南风,1600 m以上转为偏北风,岛上盛行风向为西北偏北风,1400 m以上转为偏南风。两地存在弱的局地环流,而且以南北方向的环流为主。 3、岛上地面及其上空的温度都比对应陆地上的温度要高,其地面温度平均比陆地要约高2.5℃,1000 m以下日平均温度比陆地约高3.14℃,而且夜间比白天两地的温度差别大,观测高度内随高度增加这种差别也变大。 4、陆上的比湿比岛上的要大的多,其1000 m以下日平均比岛上大约2.35 g?kg-1,而且白天比夜间两地的比湿差别大,越靠近地面差别也越大,到高空超过2000 m就差别很小了。岛上比湿日变化比陆地上的要大,而且其夜间比湿比白天的大,而陆地上则是白天的比夜间的要大。 5、由于下垫面的不同,两地的逆温表现出不同的特征。总的说来,陆地上接地逆温出现多,300 m以下的逆温平均强度大,逆温发展中的爆发性特征比较明显;而岛上则悬浮逆温出现多,300 m以下的逆温平均厚度大。不过两地的多层逆温都出现频繁,而且300 m以下的逆温强度和逆温顶高都有一定的负相关性,伴随着逆温也经常都有逆湿出现等。


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