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山丘地形的陆面过程及边界层特征的模拟

胡小明 刘树华

胡小明, 刘树华. 山丘地形的陆面过程及边界层特征的模拟. 应用气象学报, 2005, 16(1): 13-23..
引用本文: 胡小明, 刘树华. 山丘地形的陆面过程及边界层特征的模拟. 应用气象学报, 2005, 16(1): 13-23.
Hu Xiaoming, Liu Shuhua. Numerical simulation of land surface process and atmosphere boundary layer structure over small hill underlying surface. J Appl Meteor Sci, 2005, 16(1): 13-23.
Citation: Hu Xiaoming, Liu Shuhua. Numerical simulation of land surface process and atmosphere boundary layer structure over small hill underlying surface. J Appl Meteor Sci, 2005, 16(1): 13-23.

山丘地形的陆面过程及边界层特征的模拟

资助项目: 

国家自然科学基金项目 40275004

NUMERICAL SIMULATION OF LAND SURFACE PROCESS AND ATMOSPHERE BOUNDARY LAYER STRUCTURE OVER SMALL HILL UNDERLYING SURFACE

  • 摘要: 将模式NP-89的陆面过程参数化方法应用到北京大学的三维复杂地形中尺度数值模式中, 得到了一个较理想的三维陆面过程及边界层模式, 利用这个改进的三维模式对20 km×20 km范围的山丘地形的陆面过程及边界层特征进行了数值模拟。模拟结果表明, 由于地形阻挡所造成山后的湍流较山前强, 进而造成近地面温度梯度和感热支出小, 最终造成山后的温度比山前的温度明显偏高; 而且随着山高的增加, 这种现象更加明显, 即该模式对山丘地形条件下的陆面过程和大气边界层特征具有较强的模拟能力; 模拟结果合理, 对研究过山气流形成机制、起伏地形大气边界层物理特征和污染物的扩散具有理论和应用价值。
  • 图  1  模式模拟地形高度 (单位:m)

    图  2  18:00垂直剖面风速矢量图

    (单位:m·s -1, 格距为1 km)

    图  3  垂直剖面湍流能量等值线图

    (单位:m 2·s -2, 格距为1 km)

    图  4  山前 (a) 和山后 (b) 的湍流能量廓线日变化

    图  5  湍流交换系数的垂直剖面图

    (单位:m2·s-1, 格距为1 km)

    图  6  山前 (a) 和山后 (b) 温度廓线的日变化

    图  7  山前山后的地面与参考层(10cm)温差日变化

    图  8  山前山后感热通量日变化图

    图  9  18:00垂直剖面等位温线图

    (单位:K, 格距为1 km)

    图  10  100 m高度水平风场 (单位:m·s-2, 格距为1 km)

    图  11  山高增加后的垂直剖面湍流场

    (单位:m-2·s-2, 格距为1km)

    图  12  山高增加后山前山后感热通量日变化图

    图  13  山高增加后的垂直剖面等位温线 (单位:K)

    表  1  初始水汽廓线

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图(13) / 表(1)
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出版历程
  • 收稿日期:  2003-08-19
  • 修回日期:  2003-12-26
  • 刊出日期:  2005-02-28

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