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海洋大气边界层内臭氧和氮氧化物浓度日变化的模拟研究

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环境科学研究 2006年第6期19卷 9-14页

作者：王琦高会旺林绍迎中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266003

利用MECCA大气化学模式,考虑卤素类(Br,Cl和I)物质的化学过程,对海洋大气边界层内臭氧和NOx的日变化进行了模拟,并与实测数据进行了对比.结果表明,当考虑这些影响后,φ(O3)略有降低并且产生峰值的时间提前,这主要是由于Br,BrO,Cl和ClO... 详细信息

利用MECCA大气化学模式,考虑卤素类(Br,Cl和I)物质的化学过程,对海洋大气边界层内臭氧和NOx的日变化进行了模拟,并与实测数据进行了对比.结果表明,当考虑这些影响后,φ(O3)略有降低并且产生峰值的时间提前,这主要是由于Br,BrO,Cl和ClO等物质浓度在日出后很快达到峰值所致,基于同样的原因,NO2变化也有类似的特点.在清洁环境下,海洋大气边界层内臭氧的消耗主要由HOx,O(1D)+H2O和卤素控制,白天以卤素对臭氧的消耗为主.此外还模拟了不同φ(NOx)下臭氧的日变化,得出在高φ(NOx)情况下,边界层内臭氧可由净损耗变为净增长.

关键词：卤素海洋大气边界层臭氧 NOx

海洋大气边界层中卤素化学过程的数值模拟研究

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海洋大气边界层中卤素化学过程的数值模拟研究

作者：王琦中国海洋大学

学位级别：硕士

本文使用MECCA大气化学模式模拟了海洋大气边界层中气相及液相化学过程。特别关注于卤素物质的化学循环以及它们对其它物质的影响。包括酸催化激活海盐气溶胶中的卤素,卤素在臭氧消耗中所起的作用,BrO对DMS的氧化作用等。酸催化是非反... 详细信息

本文使用MECCA大气化学模式模拟了海洋大气边界层中气相及液相化学过程。特别关注于卤素物质的化学循环以及它们对其它物质的影响。包括酸催化激活海盐气溶胶中的卤素,卤素在臭氧消耗中所起的作用,BrO对DMS的氧化作用等。酸催化是非反应活性的溴变成具有反应活性溴的一个有效途径,总反应是在HO2存在的条件下,气溶胶吸附酸性气体, Br ?消耗H +生成HOBr。O3的浓度对于酸催化循环非常重要,因为BrO的产生和O3消耗都是O3催化的。如果O3浓度很小,酸催化反应的速度会减慢。和海盐气溶胶相比,硫酸盐气溶胶对于酸催化反应更重要,因为硫酸盐气溶胶的表面积远大于海盐气溶胶且硫酸盐的pH值更低。日出时对流层下部的太阳光谱能量向较长波长集中,和Br2、BrCl相比O3的光解要滞后,因此OH和HO2的产生也要比Br滞后。所以在日出后出现BrO的峰值和臭氧的减少。随后HO2浓度逐渐升高,BrO在正午达到最低值。冬季太阳天顶角与夏季不同,太阳光谱向长波方向移动,臭氧光解减弱66%,和夏季相比OH和H O2浓度降低。而Br2和BrCl的光解率仅降低7.5%和15%。白天光化学反应的效果是强迫液相的溴以HOBr的形式向气相转化,夜间光分解停止,BrCl浓度在日落后迅速升高,溴在气液间的分配比例再次改变。DMS与BrO ,DMS与OH的反应产物都是DMSO。除了被吸附在颗粒物上DMSO唯一的汇就是和HO反应,所以DMSO的浓度处于相对稳定的范围且日变化明显。在没有BrO存在的情况下,DMSO的浓度非常小,当考虑BrO后,DMSO浓度明显增加。海洋大气边界层内臭氧的消耗主要由HOx、O ( 1 D )+ H 2O和卤素控制,白天

关键词：海洋大气边界层卤素化学臭氧 NOx 大气化学

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北冰洋春夏季海洋大气边界层特征的初步研究

中山大学学报（自然科学版） 2002年第1期41卷 91-94页

作者：范绍佳 WANG Qing 邓茂芝汪华莉中山大学大气科学系广东广州510275 Naval Postgraduate School

采用 1998年北冰洋表面热量平衡 (SHEBA)试验的飞机探测资料 ,分析北冰洋春、夏季海洋大气边界层 (MABL)的特征。结果表明 :春季北冰洋MABL基本为近中性层结 ,夏季为弱稳定层结 ;春季边界层高度高于夏季。MABL垂直结构可分为近地层、云... 详细信息

采用 1998年北冰洋表面热量平衡 (SHEBA)试验的飞机探测资料 ,分析北冰洋春、夏季海洋大气边界层 (MABL)的特征。结果表明 :春季北冰洋MABL基本为近中性层结 ,夏季为弱稳定层结 ;春季边界层高度高于夏季。MABL垂直结构可分为近地层、云下混合层、云层和逆温层 ;MABL顶的层积云呈块状分布 ,云层内湍流输送活跃 ;通量输送水平不均匀 ,动量、感热通量多向下输送、潜热通量向上输送 ;

关键词：海洋大气边界层湍流结构北冰洋近中性层结弱稳定层结块状分布

卫星SAR图像的海洋大气边界层特征参数的反演

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海洋科学进展 2005年第3期23卷 320-327页

作者：万凯中国海洋大学海洋遥感研究所

针对中国南海ERS-2/SAR三维对流涡旋图像,分别利用Young的协方差方法和惯性子域方法,反演了对流海洋大气边界层高度、海洋大气边界层垂直对流尺度速度、表面浮力通量、Obukhov长度、稳定性校正后的海面风速和海面风速稳定性校正因子。... 详细信息

针对中国南海ERS-2/SAR三维对流涡旋图像,分别利用Young的协方差方法和惯性子域方法,反演了对流海洋大气边界层高度、海洋大气边界层垂直对流尺度速度、表面浮力通量、Obukhov长度、稳定性校正后的海面风速和海面风速稳定性校正因子。结果表明,2种反演方法的结果符合较好,在一定程度上说明利用协方差方法和惯性子域方法从卫星SAR图像反演海洋大气边界层参数的有效性。

关键词：海洋大气边界层合成孔径雷达(SAR) 反演

卫星SAR反演海洋大气边界层特性的初步研究

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卫星SAR反演海洋大气边界层特性的初步研究

作者：万凯中国海洋大学

学位级别：硕士

本论文介绍了海洋大气边界层(MABL)的基本概念和相似理论。同时介绍了卫星合成孔径雷达(SAR)的发展，工作原理，对海洋大气边界层的成像机制，并初步总结了SAR观测到的各种海洋大气边界层现象。针对海洋大气边界层中三维对流涡旋SAR图... 详细信息

本论文介绍了海洋大气边界层(MABL)的基本概念和相似理论。同时介绍了卫星合成孔径雷达(SAR)的发展，工作原理，对海洋大气边界层的成像机制，并初步总结了SAR观测到的各种海洋大气边界层现象。针对海洋大气边界层中三维对流涡旋SAR图像，用G.S.Young在2000年发表的方法，反演三维对流涡旋的特征长度、海洋大气边界层高度、以及海洋大气边界层垂直对流尺度速度、表面浮力通量、海面风速稳定性校正因子和Obukhov长度。从卫星SAR图象反演海洋大气边界层参数属于前沿研究领域，国内未见文献报导。

关键词：海洋大气边界层合成孔径雷达反演

海—气动量通量及海洋大气边界层湍流特征分析

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海—气动量通量及海洋大气边界层湍流特征分析

作者：顾明中国海洋大学

学位级别：硕士

海-气通量交换过程是气候系统各层圈相互作用的主要过程之一。海洋表面能量、物质交换反映了海洋-大气之间相互作用和联系,海-气通量输送强烈地影响上层海洋结构及大气边界层结构,进而影响大气环流和海洋环流,造成不同尺度的天气及气候... 详细信息

海-气通量交换过程是气候系统各层圈相互作用的主要过程之一。海洋表面能量、物质交换反映了海洋-大气之间相互作用和联系,海-气通量输送强烈地影响上层海洋结构及大气边界层结构,进而影响大气环流和海洋环流,造成不同尺度的天气及气候变化。而且海-气通量的观测研究对于模拟和理解海洋-大气系统的耦合、变化性质也十分重要,天气预报及气候模式中海洋边界层参数的不确定性极大的影响了其模拟能力。利用涡动相关法测量边界层通量是目前最可靠的测量方法之一,但由于海上环境复杂以及一些具体条件的限制,使得其在海上进行观测的难度很大。本文利用国家海洋局2006-2007年“908专项”-ST02区块水体环境调查及2005年国家863规范化外海实验两个项目的近海层大气湍流观测资料,尝试克服在海上观测所面临的大量硬件及软件方面的困难,利用涡动相关法计算了海-气间的分析和计算了北黄海、南海北部及吕宋海峡海域及西太平洋近海面层动量通量、风速标准差、曳力系数、空气动力粗糙度,分析了部分特征量与水平平均风速(U)的关系。进而得到了一些有意义的结论：(1)通过计算稳定度参数发现近海面层大气绝大多数时间处于不稳定、弱不稳定的状态。(2)在东方红2号综合海洋调查船上用相同的仪器相同的观测方法及后期处理方法,计算了3个海区的动量通量值。北黄海秋、冬季、南海北部及吕宋海峡海域及西太平洋海域动量通量平均值分别为：0.079、0.081、0.107、0.070 N/m2。(3)各海区曳力系数值对平均风速不敏感,随平均风速变化较小,在平均风速大于4m/s时,北黄海秋、冬季、南海北部及吕宋海峡海域及西太平洋海域103CD平均值分别为：1.335、1.359、1.046、1.324。(4)近海面层大气湍流强度数值量级约为10-2,比近地面层大气湍流强度普遍低一个量级,且近海面层大气湍流强度与风速呈负相关关系。(5)当平均风速大于4m/s时,各海区水平风速标准差与稳定度参数的关系不明显,数据较离散,北黄海秋、冬季节无量纲垂直风速标准差与稳定度参数相似性关系较好,满足Monin-Obukhov相似理论。秋季最佳拟合关系为σw/u*=1.9(-Z/L)11/3,冬季为σw/u*=2.0(-Z/L)1/3。(6)当平均风速大于4m/s时,各海区粗糙度与平均风速均呈线性关系。北黄海秋、冬季、南海北部及吕宋海峡海域及西太平洋海域拟合关系式分别为：103Z0=0.0350U-0.1335、103Z0=0.0414U-0.1719、103Z0=0.0429U-0.2004、103Z0=0.0303U-0.1031。

关键词：海洋大气边界层动量通量曳力系数湍流强度粗糙度

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星载SAR遥感图像反演海洋大气边界层高度

地球物理学报 2012年第4期55卷 1137-1143页

作者：范开国黄韦艮贺明霞傅斌施英妮中国人民解放军91039部队北京102401 国家海洋局第二海洋研究所卫星海洋环境动力学国家重点实验室杭州310012 中国海洋大学海洋遥感研究所青岛266100 中国人民解放军61741部队北京100094

本研究将边界层相似理论与对流理论应用到具有海洋大气边界层(Marine Atmospheric Boundary Layer,MABL)对流特征的星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)遥感图像,探讨了星载SAR遥感图像描述海气应力作用下水平扰动尺度变化... 详细信息

本研究将边界层相似理论与对流理论应用到具有海洋大气边界层(Marine Atmospheric Boundary Layer,MABL)对流特征的星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)遥感图像,探讨了星载SAR遥感图像描述海气应力作用下水平扰动尺度变化的潜在可能性.针对具有三维对流涡旋Cell和二维水平滚轴涡旋Roll特征的星载SAR遥感图像,反演了中国海海域MABL高度,并与同步实验获取的MABL高度结果进行对比.结果表明,利用具有对流特征的星载SAR遥感图像反演MABL高度是可行的,展示了以高分辨率、大面积观测为特点的星载SAR遥感图像探测MABL的广阔前景.

关键词： SAR 海洋大气边界层相似理论对流理论

一次天气尺度扰动过程对东海北部大气边界层垂直结构的影响

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2016年第4期46卷 13-20页

作者：王磊张苏平中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东省高校海洋-大气相互作用与气候重点实验室山东青岛266100 中国酒泉卫星发射中心甘肃酒泉732750

利用2013年6月船载GPS探空、云高仪资料,结合ERA-Interim再分析资料、卫星资料,分析一次天气尺度扰动(锋面过境)过程对东海北部海洋大气边界层(MABL)垂直结构的影响。结果表明:受梅雨锋影响,航测区域上空在整个过程中都有低云覆盖,MABL... 详细信息

利用2013年6月船载GPS探空、云高仪资料,结合ERA-Interim再分析资料、卫星资料,分析一次天气尺度扰动(锋面过境)过程对东海北部海洋大气边界层(MABL)垂直结构的影响。结果表明:受梅雨锋影响,航测区域上空在整个过程中都有低云覆盖,MABL没有呈现日变化特征;当MABL为稳定边界层时,锋面与站位距离越近,站位上空增强的上升运动导致MABL高度越高。梅雨锋过境前后云层之上都覆盖有较为稳定的逆温层,受锋面抬升作用,云底高度和云顶逆温层高度在锋面过境后高度变高;锋面过境导致航测区域上空700hPa以下大气的上升运动增强,水汽上升到更高位置,云底从MBAL中脱离。锋面过境后,3 000m以下整层大气相对湿度较大,大气层结退耦的产生导致云分层形成高度不同的多层云。

关键词： GPS探空海洋大气边界层梅雨锋低云逆温层

海气边界层内风电场尾流及功率特性的中尺度数值模拟研究

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海洋预报 2023年第6期40卷 33-40页

作者：乐可定郁冶王异成吴春雷王强罗坤樊建人浙江浙能国电投嵊泗海上风力发电有限公司浙江舟山202450 国家电投集团浙江新能源有限公司浙江杭州310016 杭州意能电力技术有限公司浙江杭州310027 浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027

研究基于中尺度数值天气预测(WRF)模型,耦合海洋模型和风电场参数化方案,探讨了海洋边界层下的海上风电场尾流效应和功率输出特性。结果发现:海上风电场尾流易发生混合,导致较强的风速亏损,严重影响下游风力机的功率输出。由于大气和海... 详细信息

研究基于中尺度数值天气预测(WRF)模型,耦合海洋模型和风电场参数化方案,探讨了海洋边界层下的海上风电场尾流效应和功率输出特性。结果发现:海上风电场尾流易发生混合,导致较强的风速亏损,严重影响下游风力机的功率输出。由于大气和海洋之间的动量、热量及水汽等通量交换,速度亏损表现出更强的水平扩散,风电场尾流恢复加速,最终尾流长度缩短。另外,风电场的尾流特性和功率输出与风力机布局相关,海气相互作用增强了尾流延伸的稳定性,削弱了风电场的非局地性影响。研究表明使用多物理耦合模型探究海上风电场运行特性是尤为关键的。

关键词：海洋大气边界层海上风电场海面尾流特性功率输出