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一次冷锋过境后的海风三维结构数值模拟

盛春岩 史茜 高守亭 郭俊建

盛春岩, 史茜, 高守亭, 等. 一次冷锋过境后的海风三维结构数值模拟. 应用气象学报, 2010, 21(2): 189-197..
引用本文: 盛春岩, 史茜, 高守亭, 等. 一次冷锋过境后的海风三维结构数值模拟. 应用气象学报, 2010, 21(2): 189-197.
Sheng Chunyan, Shi Qian, Gao Shouting, et al. Numerical simulation of a sea breeze event after the passage of a cold front. J Appl Meteor Sci, 2010, 21(2): 189-197.
Citation: Sheng Chunyan, Shi Qian, Gao Shouting, et al. Numerical simulation of a sea breeze event after the passage of a cold front. J Appl Meteor Sci, 2010, 21(2): 189-197.

一次冷锋过境后的海风三维结构数值模拟

资助项目: 

国家自然科学基金项目 40705017

山东省气象局重点课题 2006SDQXZ08

中国气象局新技术推广项目 CMATG2007M34

和山东省科技发展计划项目共同资助 2009GG10008001

山东省自然科学基金项目 Q2007E03

Numerical Simulation of a Sea Breeze Event After the Passage of a Cold Front

  • 摘要: 为研究大尺度系统风对海风的影响以及海风三维结构特征,利用山东省123个地面自动站资料、青岛地区三十多个内陆及沿海、海岛观测站以及奥帆赛场3个浮标站资料,对2006年8月21日青岛一次海风个例进行了分析,并利用美国俄克拉荷马大学风暴分析预测中心开发的ARPS(the Advanced Regional Prediction System)模式,对海风过程进行了数值模拟研究。结果发现:在较强的离岸风背景下,当内陆气温高于海面气温2 ℃ 左右时,海风也可以发生。海风首先在海岸线附近的海上开始,发展的同时向内陆及远海地区推进。海风低层环流很浅,主要位于500 m 以下。在较强的偏北离岸风下,海风向内陆推进的距离很短。偏北的大尺度系统风由于渤海冷下垫面的影响,不利于青岛海风的维持。海风开始时,在1500~2500 m 高度处同时有反环流出现,但直到傍晚前后,海风的垂直环流圈才发展得比较清晰,其高度也更接近地面。海风消亡后,高层的垂直环流圈及反环流维持3 h 左右才逐渐消亡。
  • 图  1  2006年8月21日青岛奥帆赛场附近3个浮标站以及青岛站风速 (a)、风向 (b) 演变曲线 (浮标B在15:00风速以前缺测) 以及08:00(c) 和17:00(d) 山东省123个地面自动站观测的风场

    Fig. 1  Wind speed (a) and wind direction (b) at three buoystation sand Qingdao Station (wind speedatbuoy Bbefore 15:00 is missing) with the wind field at 08:00 (c) and 17:00 (d) by the 123 AWS in Shandong Provinceon 21 August 2006

    图  2  2006年8月21日青岛地区内陆、海岛自动站及浮标站观测的风场演变 (图中红色数字为气温,单位:℃)

    Fig. 2  Surface wind field from the AWS in land and is land, and buoys in Qingdao on 21 August 2006 (red numbers denote air temperature, unit:℃)

    图  3  2006年8月21日模式6km网格模拟的近地面10m风场 (矢量,单位:m·s-1) 和温度场 (绿线,单位:℃)(阴影部分为地形高度)(a)08:00,(b)11:00,(c)14:00,(d)17:00

    Fig. 3  Surface wind field (vector, unit:m·s-1) and temperature (greenline, unit:℃) simulated by the 6-km grid on 21 August 2006 (shadow areas are altitude terrain)(a)08:00, (b)11:00, (c)14:00, (d)17:00

    图  4  模式6km网格模拟的2006年8月21日青岛站以及浮标站风速 (a)、风向 (b)、地面气温 (c) 的演变以及地面气温实况 (d)(浮标A与B的风速、风向与气温模拟结果重合)

    Fig. 4  Simulated wind speed (a), wind direction (b), surface air temperature (c) for buoys and Qingdao Station at 6-km grid and the temperature observations (d) on 21 August 2006 (the simulated wind and temperature at buoy A and Bisthe same)

    图  5  模式6km网格模拟的2006年8月21日08:00(a) 和17:00(b) u-v风场和气温场以及13:00(c)、18:00(d) u-w风场矢量、气温 (点划线,单位:℃) 和垂直速度 (实线,单位:m·s-1) 沿36°N的垂直剖面 (其中,w放大了25倍)

    Fig. 5  Simulated cross-section of wind and temperature at 08: 00 (a), 17: 00 (b) and w-w wind (vector, mis multiplied 25), temperature (dotted-dashed line, unit: ℃) and w component (solid line, m • s-1) along 36°N at 13 :00 (c) and 18 :00 (d) by 6-km grid on 21 August 2006

    图  6  模式6km网格模拟的2006年8月21日1500m高度上的风场特征 (a)14:00,(b)18:00

    Fig. 6  Simulated horizontal wind at 1500 mheight by 6-kmgrid of the modelon 21 August 2006 (a)14:00, (b)18:00

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出版历程
  • 收稿日期:  2009-04-09
  • 修回日期:  2010-02-05
  • 刊出日期:  2010-04-30

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