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北京城市下垫面对雾影响的数值模拟研究

地球物理学报 2017年第1期60卷 22-36页

作者：张亦洲苗世光李青春戴永久中国气象局北京城市气象研究所北京100089 北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院北京100875

为了探究北京城市下垫面对雾天气过程的影响,为北京地区雾数值预报水平的提高提供理论基础和科学依据,选取2011年10月29日北京地区雾天个例进行了数值模拟试验,通过对WRF/Noah/UCM模式系统中城市冠层参数的调整,显著改善了模式对此次雾... 详细信息

为了探究北京城市下垫面对雾天气过程的影响,为北京地区雾数值预报水平的提高提供理论基础和科学依据,选取2011年10月29日北京地区雾天个例进行了数值模拟试验,通过对WRF/Noah/UCM模式系统中城市冠层参数的调整,显著改善了模式对此次雾天气过程的模拟效果.使用参数调整后的模式系统通过敏感性试验分析研究了北京城市下垫面对雾发生、发展和消散过程的影响.结果表明:参数调整后的WRF/Noah/UCM模式系统能够与实际观测较相符地模拟此次发生在北京地区的雾天气过程,北京城市下垫面主要通过对温度的改变对雾的形成、发展和消散产生显著影响,使雾不易在城市及其附近形成和发展,延后城市地区雾的形成,但城市的存在也使得城市地区及其附近雾不易消散,相较于没有城市时消散时间延后.

关键词： WRF模式城市冠层模式城市热岛城市下垫面雾

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北京城市地区CO_2通量特征

环境科学研究 2014年第1期27卷 18-27页

作者：窦军霞苗世光李炬李爱国中国气象局北京城市气象研究所北京100089 中国科学院大气物理研究所北京100029

城市CO2排放是全球大气CO2的重要来源.为探讨不同气象背景条件、土地利用方式和覆盖类型以及能源消耗方式对城市CO2排放的影响,利用北京325 m气象塔(39°58'N、116°22'E)上140 m高涡动相关仪监测的湍流数据,对2009年6月26日—2011年12... 详细信息

城市CO2排放是全球大气CO2的重要来源.为探讨不同气象背景条件、土地利用方式和覆盖类型以及能源消耗方式对城市CO2排放的影响,利用北京325 m气象塔(39°58'N、116°22'E)上140 m高涡动相关仪监测的湍流数据,对2009年6月26日—2011年12月31日气象塔周边区域共919 d CO2通量的时间变化及方向分布特征进行了研究,并计算了CO2的年排放量.结果表明:CO2通量受交通因素影响明显,各季节CO2通量日间早、晚峰值出现时间与车流量高峰时间一致,该特征在冬季表现尤为突出.冬季取暖会显著增加CO2排放量;受供暖排放和植物休眠的影响,冬季CO2通量全天均高于其他季节,日均值为30.1μmol/(m2·s),显著高于春、夏、秋三季的15.2、17.9和15.8μmol/(m2·s)(t-test,P<0.001).CO2通量在不同方向的分布特征表明,其值与源区内人工建筑面积所占比例成正比;而在植被覆盖比例较高的方位,其CO2通量相应较小.气象塔周边区域CO2年均排放量达到30.0 kg/(m2·a),但仍小于伦敦的35.5 kg/(m2·a).

关键词： CO2通量涡动相关技术城市地区北京

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城市化对青岛夏季海陆风环流影响的个例分析

环境科学学报 2013年第6期33卷 1690-1696页

作者：马艳高荣珍苗世光黄容青岛市气象局青岛266003 中国气象局北京城市气象研究所北京100081

基于分辨率为500m的青岛地区下垫面土地利用资料,利用中尺度大气数值模式Weather Research&Forecast(WRF),模拟分析了不同城市下垫面情形下,2007年8月4-5日青岛地区的一次海陆风过程.控制试验和干农田下垫面及城市下垫面两个敏感性试验... 详细信息

基于分辨率为500m的青岛地区下垫面土地利用资料,利用中尺度大气数值模式Weather Research&Forecast(WRF),模拟分析了不同城市下垫面情形下,2007年8月4-5日青岛地区的一次海陆风过程.控制试验和干农田下垫面及城市下垫面两个敏感性试验都模拟出了海陆风的转换过程及城市小风区和城市热岛现象.模拟分析结果表明,城市化进程下城市区域气温明显升高,增温幅度为1～2℃,高密度城市下垫面造成的城市热岛效应增大了海陆温差,加强了海风,青岛城市热岛环流受海陆风影响显著;干农田地貌与灌溉农田、林地下垫面相比,不利于局地降温,但与城市下垫面相比,有效地加强了近地面风速.

关键词：城市下垫面海陆风城市热岛青岛

城市微尺度气象要素快速模拟方法的建立及应用

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中国科学：地球科学 2023年第10期53卷 2257-2272页

作者：郭晓染严超苗世光北京城市气象研究院北京100089 中国气象局城市气象重点开放实验室北京100089

本文介绍一种自主研发的10m级分辨率城市微尺度气象快速模式URBAN(Urban Rapid Building-Aware Neighborhood Model),可实现10km2范围内城市重点区域风、温、湿等常规气象要素和人体舒适度指数等的逐10min快速更新(串行计算),有效解决... 详细信息

本文介绍一种自主研发的10m级分辨率城市微尺度气象快速模式URBAN(Urban Rapid Building-Aware Neighborhood Model),可实现10km2范围内城市重点区域风、温、湿等常规气象要素和人体舒适度指数等的逐10min快速更新(串行计算),有效解决城市微气象高分辨率模拟的时效性问题.快速模式利用风场快速诊断方法构造建筑可分辨的三维风场.为了提升不规则建筑周围的风场构造效果和风场初值的连续性,本文提出了基于流函数的新型风场参数化方法,可以精细刻画城市复杂建筑群对三维风场的影响,并且将人体生理过程与环境气象条件(风、温、湿和辐射等)建立联系,采用通用热气候指数定量刻画城市热舒适度,能够为大型室外活动提供气象服务保障.本文将快速模式应用于夏季北京中心区域,构建了微尺度气象要素全天候自动化分析和预报系统.通过与区域内三个气象自动站逐半小时的观测数据对比,发现快速模式得到的10m高度风速、2m高度气温和相对湿度的均方根误差分别为0.98m s^(–1)、1.37℃和7.37%.

关键词：城市微气象风场诊断快速模拟人体舒适度气象服务

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基于激光雷达的北京市气溶胶光学参数季节特征

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中国环境科学 2016年第4期36卷 970-978页

作者：王耀庭苗世光张小玲中国气象局北京城市气象研究所北京100089

利用米散射激光雷达ALS300系统在北京城区开展了为期近1年的观测,观测时间为2009年6月~2010年5月份.先将观测数据划分为春(3~5月份)、夏(6~8月份)、秋(9~11月份)、冬(12~2月份)四个季节,再对数据进行质量控制.研究了气溶胶后向散射系数... 详细信息

利用米散射激光雷达ALS300系统在北京城区开展了为期近1年的观测,观测时间为2009年6月~2010年5月份.先将观测数据划分为春(3~5月份)、夏(6~8月份)、秋(9~11月份)、冬(12~2月份)四个季节,再对数据进行质量控制.研究了气溶胶后向散射系数、消光系数以及气溶胶光学厚度AOT和大气边界层的日均值变化特征,以及这些要素的季节和全年特征统计值.结果表明,气溶胶消光系数和后向散射系数的日平均变化形态趋于相同,数量上消光系数是后向散射系数的约10倍.它们的季节平均值廓线形态结构也并没有呈现出明显的季节性结构特征差异,2个系数最大递减均发生在1km高度范围内.在0.15~3.0km高度范围做垂直平均,夏季的后向散射系数和消光系数有最大平均值(分别为31.2Mm^(-1)×sr^(-1)和517.0Mm^(-1)),说明夏季有较强对流.冬季后向散射系数和消光系数最低.对于冬、春2个季节,700m高度是2个量大小分化的高度.700m高度以上,春季的后向散射系数和消光系数均大于冬季.AOT和大气边界层高度的日均值波动特性明显,日均值最大振幅出现在春季.月平均来说,在春季,气溶胶层高度和边界层高度最高(分别为3450m和970m),冬季最低(分别为2970m和712m).春、夏季节AOT波动变化大,而在秋季和冬季变化比较平缓.春夏秋冬4个季节的平均气溶胶光学厚度分别是0.689、0.699、0.571和0.647.

关键词：激光雷达气溶胶消光散射季节性

北京城市化对夏季大气边界层结构及降水的月平均影响

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地球物理学报 2010年第7期53卷 1580-1593页

作者：苗世光 CHEN Fei 李青春范水勇中国气象局北京城市气象研究所北京100089 National Center for Atmospheric Research BoulderCO 80307-3000USA

为克服针对一次或几次天气过程研究城市化对边界层结构及降水影响的局限性,尝试研究北京城市化对夏季大气边界层结构及降水的月平均影响,本文首先总结了2006年8月份的主要天气过程,分析了气象站观测的10 m高度风速、2 m高度气温、2 m高... 详细信息

为克服针对一次或几次天气过程研究城市化对边界层结构及降水影响的局限性,尝试研究北京城市化对夏季大气边界层结构及降水的月平均影响,本文首先总结了2006年8月份的主要天气过程,分析了气象站观测的10 m高度风速、2 m高度气温、2 m高度比湿和24 h降水的月平均分布特征,然后利用WRF/Noah/UCM模拟系统,进行了该月30个个例的高分辨率数值模拟及检验分析,并通过多组不同城市化情景的敏感性试验对比分析了城市化对夏季大气边界层结构及降水的月平均影响.研究表明:本文所用对高分辨率数值模拟结果进行月平均的方法可以较合理地模拟出城市化对大气边界层结构及降水的影响,并再现观测到的各站风频差异.8月份,北京城市化对气温的影响高度白天约为800 m,近地面气温升高1℃以上;夜间约为200 m,对近地面气温的影响达到最大(1.4℃以上).白天,城市化使城市及下风向的一些区域风速略有减小;夜间,城市及周边区域200 m以下风速明显减小,且在100 m左右高度处风速减小最明显,减小达0.8 m/s以上.城市化白天使700 m以下比湿减小,近地面处减小达1.2g/kg以上,夜间使近地面空气比湿略有减小.城市化对城市区域平均降水量的影响随城市发展的不同阶段而不同.初步模拟分析表明,北京城市化已使上风向区域以及城区三环以内降水量减少,海淀和昌平降水明显增加.

关键词：城市化大气边界层结构降水月平均影响

局地相似性理论在林地及林木湿地下垫面塔层中的应用研究

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高原气象 2002年第4期21卷 421-426页

作者：李萍阳蒋维楣苗世光南京大学大气科学系江苏南京210093

对局地相似性理论在“粗糙副层”范围的林地及在塔层范围的林木湿地下垫面大气边界层的适用性进行了研究。结果表明 ,对于二阶或更高阶的统计参数 ,局地相似性理论在林地及林木湿地是有效的。无量纲速度、垂直速度三阶矩、温度、湿度仅... 详细信息

对局地相似性理论在“粗糙副层”范围的林地及在塔层范围的林木湿地下垫面大气边界层的适用性进行了研究。结果表明 ,对于二阶或更高阶的统计参数 ,局地相似性理论在林地及林木湿地是有效的。无量纲速度、垂直速度三阶矩、温度、湿度仅是无量纲长度 ζ =z-dL1的函数。其中 ,在对 σTT l的分析中发现 ,σTT l按感热通量分层明显 ,感热通量大的数据点能更好地符合相似性关系。类似地 ,潜热通量大的数据点 σTT

关键词：局地相似性理论林地林木湿地下垫面大气边界层湍流特性湿度

森林及林木湿地上空近地层大气湍流特性的观测分析

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南京大学学报（自然科学版） 2002年第4期38卷 583-592页

作者：李萍阳蒋维楣苗世光南京大学大气科学系南京210093

利用森林及林木湿地下垫面塔层湍流观测资料 ,计算分析了拖曳系数 ,湍流强度 ,无量纲速度、温度、湿度方差和脉动方差随粗糙度、高度、季节的变化情况 ,及湍流量日变化的季节特征和线性相关系数的变化 ,给出了一些观测量值和特征分布 .... 详细信息

利用森林及林木湿地下垫面塔层湍流观测资料 ,计算分析了拖曳系数 ,湍流强度 ,无量纲速度、温度、湿度方差和脉动方差随粗糙度、高度、季节的变化情况 ,及湍流量日变化的季节特征和线性相关系数的变化 ,给出了一些观测量值和特征分布 .结果表明 :与平坦地形相比 ,森林及林木湿地下垫面的湍强较大 ,且湍强随高度增加而减弱显著 ;无量纲风速标准差在森林上方偏小 ,且随高度增加而增大 ;无量纲温度标准差在越接近 | ζl| =0的时候 ,离散越大 ;森林上方的速度方差均大于林木湿地上方的速度方差 ,而森林上方的温度、湿度方差均小于林木湿地上方的温度、湿度方差 ;大部分湍流特征量随季节变化明显 ,日变化的季节特征也很明显 ,且最大值出现时间比平坦地形滞后 ;

关键词：林木湿地下垫面近地层大气湍流特性观测分析森林湿地湍流强度湍流特征量

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对流边界层中高架烟流扩散的大涡模拟研究

中国科学技术大学学报 2001年第5期31卷 535-542页

作者：苗世光蒋维楣姚克亚南京大学大气科学系中国科技大学地球和空间科学系

论文用大涡模拟技术对对流边界层中高架烟流的扩散进行了模拟 .在对流边界层中对高斯扩散模式的使用进行了修正 .由Willis等 ( 1 978)的对流槽扩散实验数据求出虚拟源高 ,代替高斯烟流扩散公式中的源高 ,由此求得的横风向积分浓度分布... 详细信息

论文用大涡模拟技术对对流边界层中高架烟流的扩散进行了模拟 .在对流边界层中对高斯扩散模式的使用进行了修正 .由Willis等 ( 1 978)的对流槽扩散实验数据求出虚拟源高 ,代替高斯烟流扩散公式中的源高 ,由此求得的横风向积分浓度分布与实验结果和数值模拟结果吻合较好 .并用KNRC试验№ 52的资料作了验证 ,结果表明

关键词：对流边界层烟流扩散大涡模拟扩散参数高斯扩散模式大气边界层污染物气象场结构