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我国西部高原大气边界层中的对流活动

陈陟 周明煜 钱粉兰 李诗明 苏立荣 徐祥德 陈联寿 王继志

陈陟, 周明煜, 钱粉兰, 等. 我国西部高原大气边界层中的对流活动. 应用气象学报, 2002, 13(2): 142-155.
引用本文: 陈陟, 周明煜, 钱粉兰, 等. 我国西部高原大气边界层中的对流活动. 应用气象学报, 2002, 13(2): 142-155.
Chen Zhi, Zhou Mingyu, Qian Fenlan, et al. Convective activities in the atmospheric boundary layer over the Plateau in western China. J Appl Meteor Sci, 2002, 13(2): 142-155.
Citation: Chen Zhi, Zhou Mingyu, Qian Fenlan, et al. Convective activities in the atmospheric boundary layer over the Plateau in western China. J Appl Meteor Sci, 2002, 13(2): 142-155.

我国西部高原大气边界层中的对流活动

资助项目: 

国家科技部“攀登-B” TIPEX计划

国家973“中国西部干旱区生态环境演变与调控研究”项目 G1998040902

国家自然科学基金项目 40075001

CONVECTIVE ACTIVITIES IN THE ATMOSPHERIC BOUNDARY LAYER OVER THE PLATEAU IN WESTERN CHINA

  • 摘要: 利用1998年第2次青藏高原野外试验中的多普勒声雷达探测、低空探测观测以及卫星观测资料对高原大气边界层内的对流现象进行分析研究。声雷达探测到了高原边界层内有强烈的对流活动。这种对流泡中心的垂直速度可超过1 m/s, 并存在尺度为1个多小时的周期性, 表现为中小尺度的有组织的湍流活动。高原边界层强对流得以发展和维持的物理机制是:强辐射加热、复杂的地形地貌形成的下垫面不均一性造成边界层斜压性、边界层内的平流活动等, 这些现象都有利于对流的发展。在这些条件的作用下, 边界层内可以产生一系列有组织的强湍流大涡旋活动, 这些大涡旋形成的热泡在向上发展的过程中有的能够发生合并, 变得更大也更为猛烈, 达到凝结高度以上可形成对流云, 并发生充分的对流混合。成云过程凝结潜热释放更有利于对流运动进一步发展, 使对流云逐步发展成更大的对流云团, 从而产生卫星云图中显示的云团发展过程。
  • 图  1  高原中尺度积云对流发展与东移的4个过程

    (a) 初始形成; (b) 发展与组织; (c) 成熟阶段; (d) 东移下高原 (时间分别为1998年6月24日02 :00、05 :00、09 :00和11 :00 UTC)

    图  2  当雄站声雷达探测的垂直速度高度-时间剖面 (单位:m·s-1)

    (a)1998年5月20日; (b)1998年6月24日

    图  3  声雷达探测的水平风速随高度分布

    (a)1998年5月20日; (b)1998年6月24日

    图  4  1998年6月24日当雄站位温随高度分布

    (a)10 :00;(b)13 :00;(c)19 :00

    图  5  声雷达探测的边界层100~200 m垂直运动变化

    (a)1998年5月20日; (b)1998年6月24日

    图  6  1998年6月24日当雄站垂直速度谱密度分布

    图  7  1998年5月20日100 m, 200 m (a, b) 和6月24日100 m, 200 m (c, d) 高度上当雄站声雷达探测垂直速度的频数分布

    图  8  1998年6月24日白天 (a)、夜间 (b) 和6月13日夜间 (c) 当雄站4 m高度上湍流垂直速度样本频数分布

    图  9  1998年6月24日当雄站声雷达和湍流测量的热通量比较

    表  1  对流运动上升区和下沉区所占的百分数

    表  2  不同时间、地点浮力项和切变项结果的比较

  • [1] Grant D R.Some aspects of convection as measured from aircraft.Quart.J.Roy.Meteor.Soc., 1965, 91:268-281. doi:  10.1002/(ISSN)1477-870X
    [2] Hall F F, Edinger J C Jr, Neff W D.Convective plumes in the planetary boundary layer investigated with an acoustic sounder.J.Appl.Meteor., 1975, 14:513-523. doi:  10.1175/1520-0450(1975)014<0513:CPITPB>2.0.CO;2
    [3] Greenhut G K, Khalsa S J S.Updraft and downdraft events in the atmospheric boundary layer over the equatorial Pacific Ocean.J.Atmos.Sci., 1982, 39:1803-1818. doi:  10.1175/1520-0469(1982)039<1803:UADEIT>2.0.CO;2
    [4] Drobinski P, Brown R, Flamant P H, et al.Evidence of organized large eddies by ground-based Doppler lidar, sonic anemometer and sodar.Boundary-Layer Meteor., 1998, 88:343-361. doi:  10.1023/A:1001167212584
    [5] Kalogiros J A, Helmis C G, Asimakopoulos D N, et al.Estimation of ABL parameters using the vertical velocity measurements of an acoustic sounder.Boundary-Layer Meteor., 1999, 91:413-449. doi:  10.1023/A:1001898022176
    [6] Deardorf J W, Willis G E.Further results from a laboratory model of the convective planetary boundary layer.Boundary-Layer Meteor., 1985, 32:205-236. doi:  10.1007/BF00121880
    [7] Foster R C.An analytical model for planetary boundary layer roll vortices:[Ph.D.Thesis].Seattle:Dept.Atmos.Sci., University of Washington, 1996.
    [8] Foster R C, Brown R A.An large-scale PBL modeling :Surface wind and latent heat flux comparisons.Global Atmos.Ocean Syst., 1994, 2:199-219.
    [9] 章基嘉, 朱抱真, 朱福康, 等.青藏高原气象学进展.北京:科学出版社, 1988.14-89.
    [10] Lenschow D H, Patel V, Isbell A.Measurement of fine scale structure at the top of marine stratocumulus.Preprint Volume, 8th Symposium on Turbulence and Diffusion, 25-29 April 1988.Boston:American Meteor.Soc.
    [11] 周明煜, 吕乃平.大气对流边界层热力湍流过程的研究.气象学报, 1987, 45(4):451-458. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB198704009.htm
    [12] Greenhut G K, Khalsa S J S.Convective elements in the marine atmospheric boundary layer.Part I:Conditional sampling statistics.J.Climate and Applied Meteorology, 1987, 26:813-822. doi:  10.1175/1520-0450(1987)026<0813:CEITMA>2.0.CO;2
    [13] Gogowithch J M.Characteristics of vertical turbulent velocities in the urban convective boundary layer.Boundary-Layer Meteor., 1986, 35:387-407. doi:  10.1007/BF00118566
    [14] Taconet O, Weill A.Convective plumes in the atmospheric boundary layer as observed with an acoustic Doppler Sodar.Boundary-Layer Meteor., 1983, 25:143-158. doi:  10.1007/BF00123971
    [15] Taconet O, Weill A.Vertical velocity field in the convective boundary layer as observed with an acoustic Doppler Sodar.Boundary-Layer Meteor., 1982, 23:133-151. doi:  10.1007/BF00123292
    [16] 周明煜, 陈炎涓, 吕乃平, 等.声雷达探测与直接测量温度结构系数的对比研究.地球物理学报, 1982, 25:492-499. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQWX198206001.htm
    [17] Wyndaard J C, Izumi Y, Collins S A, Jr.Behavior of the refractive-index-structure parameter near the ground.J.Opt.Soc.Am., 1971, 61:1646-1650. doi:  10.1364/JOSA.61.001646
    [18] LeMone M A.Modulation of turbulence energy by longitudinal rolls in an unstable planetary boundary layer.J.Atmos.Sci., 1976, 33:1308-1320. doi:  10.1175/1520-0469(1976)033<1308:MOTEBL>2.0.CO;2
    [19] Brümmer B.Structure, dynamics and energetics of boundary layer rolls from KonTur aircraft observations.Beitr.Phys.Atmos., 1985, 58:237-254.
    [20] Weckwerth T M, Wilson J W, Wakimoto R M, et al.Horizontal convective rolls:Determining the environmental conditions supporting their existence and characteristics.Mon.Wea.Rev., 1997, 125:505-526. doi:  10.1175/1520-0493(1997)125<0505:HCRDTE>2.0.CO;2
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出版历程
  • 收稿日期:  2000-04-20
  • 修回日期:  2000-10-20
  • 刊出日期:  2002-04-30

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