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考虑大气稳定度的典型复杂地形风场CFD模式

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太阳能学报 2024年第4期45卷 197-205页

作者：孙壮李树民朱蓉郑丹刘伟毅高建勇成都流体动力创新中心成都610072 国家气候中心北京100081

为评估中国典型复杂山地风资源,实现风资源的高效利用,结合雷诺时均的k-ε两方程模型、大气粗糙度壁面函数和热浮力作用,提出能模拟不稳定、中性和稳定状态复杂地形风场特性的大气CFD模式,并针对湍流参数、大气粗糙度对风速廓线的影响... 详细信息

为评估中国典型复杂山地风资源,实现风资源的高效利用,结合雷诺时均的k-ε两方程模型、大气粗糙度壁面函数和热浮力作用,提出能模拟不稳定、中性和稳定状态复杂地形风场特性的大气CFD模式,并针对湍流参数、大气粗糙度对风速廓线的影响进行参数化研究。采用两种方式驱动CFD模式:一种是通过来流上游的实测风速廓线驱动CFD模式,一种是通过WRF模式输出风速廓线和温度廓线驱动CFD模式。利用山西神池南桦山丘陵山地测风数据进行大气CFD模式验证,通过WRF-CFD耦合仿真研究山地公里级范围热浮力作用对风场的影响,详细对比不同热浮力作用下的大气CFD模式仿真精度。结果表明大气CFD模式能准确地模拟不同稳定度状态下的山区大气风环境,但对于不稳定状态下山后风场的模拟能力稍差。

关键词：风能风电场大气边界层复杂地形大气CFD模式风廓线大气稳定度

基于325m高塔的城市冠层以上湍流强度垂直分布特征分析与推算方法评估

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建筑结构 2024年

作者：丁伟宸师宇刘磊胡非中国科学院大学中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室

城市高层建筑结构风载荷的评估对于结构安全至关重要，为了研究与风载荷密切相关的城市大气边界层湍流的垂直分布特征，利用北京325m气象铁塔的不同高度一年四季的湍流观测数据进行统计分析，在计算地表粗糙度长度、观测期间稳定度分类... 详细信息

城市高层建筑结构风载荷的评估对于结构安全至关重要，为了研究与风载荷密切相关的城市大气边界层湍流的垂直分布特征，利用北京325m气象铁塔的不同高度一年四季的湍流观测数据进行统计分析，在计算地表粗糙度长度、观测期间稳定度分类、风廓线幂指数和不同稳定度下的湍流强度剖面值的基础上，重点对比分析了湍流强度剖面实测值和推算值。结果表明：采用《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2012）推荐的10m湍流强度和风廓线幂指数得到的湍流强度剖面推算值明显小于考虑了小风情况的实测值，荷载规范推荐参数不适用于发达城市边界层湍流强度剖面推算；采用实测风廓线幂指数和城市冠层内8m湍流强度实测值得到的湍流强度剖面推算值与实测值的相对误差达20%以上；采用实测风廓线幂指数和城市冠层之上的47m湍流强度实测值得到的湍流强度剖面推算值与实测值的相对误差小于9%。因此，以城市冠层之上的湍流强度实测值和实测风廓线幂指数为基础推算湍流强度剖面的方法能够得到比较接近于实测值的结果，此推算方法具有可行性与可靠性。

关键词：湍流强度风廓线高塔城市边界层

基于北京325m气象铁塔的城市冠层以上湍流强度垂直分布特征分析与推算方法评估

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建筑结构 2024年第13期54卷 71-80页

作者：丁伟宸师宇刘磊胡非中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049

为了研究与风载荷密切相关的城市大气边界层湍流的垂直分布特征,利用北京325m气象铁塔的不同高度一年四季的湍流观测数据进行统计分析,重点对比分析了湍流强度剖面实测值和推算值。结果表明:采用《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)推... 详细信息

为了研究与风载荷密切相关的城市大气边界层湍流的垂直分布特征,利用北京325m气象铁塔的不同高度一年四季的湍流观测数据进行统计分析,重点对比分析了湍流强度剖面实测值和推算值。结果表明:采用《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)推荐的10m湍流强度和风廓线幂指数得到的湍流强度剖面推算值明显小于考虑了小风情况的实测值,荷载规范推荐参数不适用于发达城市边界层湍流强度剖面推算;采用实测风廓线幂指数和城市冠层内8m湍流强度实测值得到的湍流强度剖面推算值与实测值的相对误差达20%以上;采用实测风廓线幂指数和城市冠层之上的47m湍流强度实测值得到的湍流强度剖面推算值与实测值的相对误差小于9%。因此,以城市冠层之上的湍流强度实测值和实测风廓线幂指数为基础推算湍流强度剖面的方法能够得到比较接近于实测值的结果,此推算方法具有可行性与可靠性。

关键词：湍流强度风廓线高塔城市边界层

风廓线雷达在北京地区一次强沙尘天气分析中的应用

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中国环境科学 2018年第5期38卷 1663-1669页

作者：刘超张碧辉花丛张恒德吴东丽国家气象中心北京100081 中国气象局气象探测中心北京100081

基于北京地区逐小时风廓线雷达数据、大气成分观测数据以及地面常规观测资料对2017年5月3~7日一次沙尘天气过程进行了研究.结果表明:受蒙古气旋影响,全国多地出现空气质量严重污染,其中北京PM10浓度达到严重污染级别时间超过30h.通过对... 详细信息

基于北京地区逐小时风廓线雷达数据、大气成分观测数据以及地面常规观测资料对2017年5月3~7日一次沙尘天气过程进行了研究.结果表明:受蒙古气旋影响,全国多地出现空气质量严重污染,其中北京PM10浓度达到严重污染级别时间超过30h.通过对边界层内水平风场、垂直速度以及大气折射率结构常数等要素进行分析,研究发现沙尘爆发前,边界层内出现平均风速达到14.8m/s的西北急流核,该急流核的建立有利于将高层沙尘粒子向近地面传输,而沙尘爆发阶段边界层通风量较前期增加31.6%,中低层的通风量逐渐占据主导地位,使近地面PM_(10)浓度出现爆发性增长.此外,整个沙尘天气过程中,以弱下沉运动为主,垂直速度在1m/s以下,而沙尘天气爆发前,边界层内出现强烈垂直下沉运动,达到5.3m/s.同时,大气折射率结构常数出现1.0×10^(-16)的高值中心.二者均先于地面污染物浓度的变化,预报时间提前量为8~9h,可为今后沙尘预报提供一定参考.

关键词：沙尘风廓线边界层通风量垂直速度

2023年4月闽南沿海一次暖区暴雨过程中尺度分析

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现代农业科技 2024年第5期 135-138,146页

作者：张凌艺曾进李育乔漳州市龙文区气象局福建漳州363005

本文利用常规和非常规资料对2023年4月18日闽南沿海地区一次特大暴雨过程进行了中尺度特征分析和研究。结果表明:此次特大暴雨过程是副高北抬和南风暖湿气流强迫背景下形成的强对流天气,东南季风绕过台湾省形成地形高压,南海水汽通道建... 详细信息

本文利用常规和非常规资料对2023年4月18日闽南沿海地区一次特大暴雨过程进行了中尺度特征分析和研究。结果表明:此次特大暴雨过程是副高北抬和南风暖湿气流强迫背景下形成的强对流天气,东南季风绕过台湾省形成地形高压,南海水汽通道建立与弱冷空气触发是此次过程的降水机制。“列车效应”在雷达图中表现突出,针对区域性冷空气的入侵,风廓线雷达资料较常规资料更精细,地形正面阻挡对边界层偏南急流造成的暖区暴雨大值落区判断有指示意义。

关键词：暖区暴雨边界层偏南急流风廓线闽南沿海 2023年4月

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漂浮式多普勒激光雷达低空风廓线反演方法

光学学报 2022年第24期42卷 10-17页

作者：刘秉义文强王琪超张凯临吴松华唐军武中国海洋大学信息科学与工程学部山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 青岛海洋科学与技术试点国家实验室“观澜号”海洋科学卫星工程部山东青岛266237

激光雷达能够提供高时空分辨率的大气风场数据,为了提高激光雷达在海上浮标等运动平台上的观测精度,开展了基于漂浮式测风激光雷达系统的海气边界层风场反演算法研究。利用自主研发的漂浮式测风激光雷达系统的观测数据,使用浮标平台姿... 详细信息

激光雷达能够提供高时空分辨率的大气风场数据,为了提高激光雷达在海上浮标等运动平台上的观测精度,开展了基于漂浮式测风激光雷达系统的海气边界层风场反演算法研究。利用自主研发的漂浮式测风激光雷达系统的观测数据,使用浮标平台姿态和径向速度校正方法、速度方位显示(VAD)风场反演方法,以及数据质量控制方法,提高风廓线反演结果的准确性。将同步观测实验结果与风廓线反演结果进行比对验证,结果表明水平风速和风向的比对误差分别为0.3 m/s和2.0°,决定系数分别为0.986和0.996,表明了漂浮式激光雷达风廓线反演算法的准确性。

关键词：海洋光学激光雷达浮标风廓线反演算法质量控制

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多普勒测风激光雷达风廓线探测精度对比分析

遥测遥控 2023年第3期44卷 86-97页

作者：吴格赵一鸣马勋鹏柳佳欣边吉曹恩达北京遥测技术研究所北京100076

在晴空干洁的大气条件下,多普勒测风激光雷达能够以较高的时间、空间分辨率,获得大气三维风场信息。为验证北京遥测技术研究所研制的WINDLE LIDAR型多普勒测风激光雷达探测的准确性,2020年4月~5月,用该雷达在北京市南郊观象台和L波段探... 详细信息

在晴空干洁的大气条件下,多普勒测风激光雷达能够以较高的时间、空间分辨率,获得大气三维风场信息。为验证北京遥测技术研究所研制的WINDLE LIDAR型多普勒测风激光雷达探测的准确性,2020年4月~5月,用该雷达在北京市南郊观象台和L波段探空雷达进行同时同址对比观测。2022年6月~7月,用该雷达与北京遥测技术研究所的WINDLE U7相干测风激光雷达进行同时同址对比观测。通过对数据进行相关性分析,得到比对结果如下:1)垂直探测距离大于5 km,最大探测高度可达8.5 km;2)与L波段探空雷达对比,风速和风向数据拟合总相关系数分别为0.990和0.998。总体风速和风向的系统偏差、标准偏差分别为0.114 m/s和3.078°、0.489 m/s和3.969°,二者具有较好的一致性;3)与WINDLE U7雷达对比,风速和风向数据拟合总相关系数分别为0.999和0.999。总体风速和风向的系统偏差和标准偏差分别为0.209 m/s和1.077°、0.255 m/s和1.220°,可以看出该雷达系统的优越性。

关键词：测风激光雷达 L波段探空雷达风廓线

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哈尔巴岭地区风廓线特征研究

哈尔巴岭地区风廓线特征研究

风廓线雷达在重污染天气与逆温层关系研究中的应用

中国环境科学学会2022年科学技术年会

作者：铁子涵关彩虹刘鹏杨炜迪许嘉昭陆军防化学院吉林省军区办公室

哈尔巴岭是日遗化武最大的埋藏点,也是目前我国境内日遗化武挖掘回收、销毁处理数量最大、作业频次、作业人员最集中的高风险区域。确保该区域日遗化武处理系列作业的安全,是影响国家安全、国际声誉的重大问题。不同垂直梯度下的高空风... 详细信息

哈尔巴岭是日遗化武最大的埋藏点,也是目前我国境内日遗化武挖掘回收、销毁处理数量最大、作业频次、作业人员最集中的高风险区域。确保该区域日遗化武处理系列作业的安全,是影响国家安全、国际声誉的重大问题。不同垂直梯度下的高空风速是提高日遗化武爆炸泄漏危害评估和风险预测的重要参数,风廓线特征研究对哈尔巴岭风险控制具有重要价值。本研究利用2007年冬夏两季哈尔巴岭低空探测实验数据及102米气象塔高频梯度观测、雷达探测和系留汽艇的观测数据,应用经典的对数廓线模型、Deaves&Harris模型、Gryning模型、两层模型等几种从地面出发的多因素风廓线模型,应用最小二乘法进行参数反演和模型拟合,探究可以描述该复杂地形下的风廓线模型,对进一步修正预测模型、提升预测精度和评估准确性具有重要意义。

关键词：日遗化武风险评估风廓线模型

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2021年第6期51卷 9-16页

作者：毕玮陆雪郭丽娜孙萌青岛市气象局青岛市气象灾害防御工程技术研究中心山东青岛266003 山东省青岛生态环境监测中心山东青岛266003

本文利用气象要素地面观测和环境空气质量监测数据,结合对流层风廓线雷达探测资料,深入研究了2013—2019年发生在青岛地区的65个重污染天气的逆温层变化特征及其与重污染天气的关系。结果表明:(1)青岛地区的重污染天气主要发生在12月至... 详细信息

本文利用气象要素地面观测和环境空气质量监测数据,结合对流层风廓线雷达探测资料,深入研究了2013—2019年发生在青岛地区的65个重污染天气的逆温层变化特征及其与重污染天气的关系。结果表明:(1)青岛地区的重污染天气主要发生在12月至次年1月,重污染发生当日的空气质量指数(Air quality iudex AQI)有“双峰”结构的日变化特征;(2)逆温层早于重污染天气出现,当逆温层高度降低且强度增强,或逆温层高度维持较低、强度维持较强而厚度增厚时,重污染持续或加强;当逆温层高度升高、强度减弱或厚度变薄时,重污染减弱或消散;(3)根据热成风原理,利用风廓线雷达资料可以提前3~7 h预测当地重污染天气的发生,从根本上弥补了常规探空资料低时间分辨率的不足。本文首次将风廓线雷达资料用于分析逆温层变化,而不是平流输送作用,这不仅增加了一个判断影响AQI变化气象条件的新手段,也为今后进一步研究逆温层与重污染天气之间的关系增加了一个有效的新途径,对精准预判某地重污染天气发生的具体时间节点有重要的参考意义和业务应用价值。

关键词：风廓线重污染逆温层霾