白洋淀地區(qū)水陸非均勻下墊面上大氣邊界層特征的數(shù)值模擬研究.pdf

1、首先，利用中尺度氣象模式ARPS對非均勻下墊面上大氣邊界層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多組敏感性實(shí)驗(yàn)，成功的再現(xiàn)了海陸風(fēng)環(huán)流，湖泊風(fēng)環(huán)流，沙漠綠洲環(huán)流以及水平過山氣流的典型特征，并較為全面的揭示了復(fù)雜下墊面上大氣邊界層內(nèi)風(fēng)、溫、濕度場與陸面相互作用的物理機(jī)制。通過敏感性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了模式對復(fù)雜地表特征的處理能力，肯定了模式對非均勻下墊面上大氣邊界層結(jié)構(gòu)特征的模擬能力。在此基礎(chǔ)上，利用模式對白洋淀地區(qū)水陸非均勻下墊面上大氣邊界層結(jié)構(gòu)及發(fā)展過程進(jìn)行了模擬，給出

2、了該地區(qū)邊界層內(nèi)溫濕特征、環(huán)流特征、輻射特征和湍流特征完整的物理圖象，并初步揭示了影響該地區(qū)特殊溫濕結(jié)構(gòu)的物理機(jī)制。 主要結(jié)論：在下?lián)疵婷舾行詫?shí)驗(yàn)中，由于海洋與陸地、湖泊與陸地、沙漠與綠洲之間熱力差異和動力差異，在非均勻地表的過渡帶上空均能形成局地環(huán)流，在海洋、湖泊和綠洲上空形成“冷島效應(yīng)”，且不同尺度的湖泊和綠洲形成的局地環(huán)流特征不盡相同。由于地形的阻擋和強(qiáng)迫抬升作用，使得水平均一過山氣流在水平方向上產(chǎn)生輻合輻散，垂直方向上產(chǎn)

3、生上升或下沉運(yùn)動。同時造成垂直方向的位溫擾動，使同一高度上迎風(fēng)一側(cè)的大氣溫度較高在白洋淀大氣邊界層結(jié)構(gòu)的模擬研究中，晴空弱背景風(fēng)場條件下，水域上空相對于周圍大氣是個冷源，形成“冷島效應(yīng)”，水域上空大氣濕度小于周圍陸地。在水陸相鄰處上空可以形成與海風(fēng)強(qiáng)度相當(dāng)?shù)木值責(zé)崃Νh(huán)流系統(tǒng)，是影響白洋淀地區(qū)近地面層水汽分布的主要因子，而湍流混合作用則是造成陸地高空大氣溫濕度高于水域的主要原因。水陸兩地區(qū)的短波輻射比較相近，但水域地區(qū)略大，可能原因是由于

4、陸地上空大氣濕度大。而短波反射輻射和凈輻射均是水域高于陸地。陸地上的長波入射輻射和反射輻射均比水域上的大。日間，陸地上空的湍流運(yùn)動劇烈，水域地區(qū)湍流運(yùn)動相對較弱，前者是由于陸地地表溫度高，在近地面層形成超絕熱不穩(wěn)定，另外環(huán)流的上升支有利于湍流的發(fā)展，而后者可能是由于水面溫度低，近地面層大氣相對穩(wěn)定，環(huán)流的下沉帶來的高空冷干大氣，增加了水域大氣穩(wěn)定度，從而抑制了湍流的發(fā)展。強(qiáng)背景風(fēng)場條件下，冷中心位置向下風(fēng)方向漂移，局地?zé)崃Νh(huán)流和湍流發(fā)展