用小波系数谱方法分析湍流湿度脉动的相干结构 被引量：14

1

作者 全利红 胡非 程雪玲 《大气科学》 CSCD 北大核心 2007年第1期57-63,共7页

小波系数谱分析方法是结合小波分析和高分辨率谱分析的一种统计方法，可以用来同时识别时间序列中相干结构的生命尺度和出现周期，可以很好地描述相干结构的演变过程。基于此方法，作者分析了2004年11月在河北省白洋淀地区的陆地和岛上... 小波系数谱分析方法是结合小波分析和高分辨率谱分析的一种统计方法，可以用来同时识别时间序列中相干结构的生命尺度和出现周期，可以很好地描述相干结构的演变过程。基于此方法，作者分析了2004年11月在河北省白洋淀地区的陆地和岛上两个观测点（分别代表陆地和水面两种不同下垫面）湍流湿度脉动的相干结构特征，结果表明陆地和水上湿度序列的相干结构尺度分布相似，并且尺度与周期之间的关系一致：小于5s的相干结构不连续出现，而且通常伴有更大尺度的相干结构，而5～30s的相干结构有与其尺度差不多的周期。在寻找更大尺度的相干结构时发现存在一个尺度，当大于某个周期时，在各个周期上这个尺度的相干结构都显著；与正交小波变换识别相干结构主尺度的方法识别的相干结构主尺度一致。另外，小尺度结构不连续出现也可以解释小尺度湍流能量变化比较大。 展开更多

关键词 大气湍流 小波分析 相干结构

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城市冠层中温度脉动的硬湍流特性和相似性级串模型 被引量：14

2

作者 胡非 程雪玲 +1 位作者 赵松年 全利红 《中国科学（D辑）》 CSCD 北大核心 2005年第A01期66-72,共7页

通过观测实验发现,热对流条件下城市冠层湍流温度脉动具有“硬湍流”特征,两点温度差具有指数型概率密度分布;观测实验同时也得到湍流能量耗散率ε符合对数-正态分布,这与Kolmogorov1962年提出的假设和已经报道的大量实验结果相一致.我... 通过观测实验发现,热对流条件下城市冠层湍流温度脉动具有“硬湍流”特征,两点温度差具有指数型概率密度分布;观测实验同时也得到湍流能量耗散率ε符合对数-正态分布,这与Kolmogorov1962年提出的假设和已经报道的大量实验结果相一致.我们根据相似性级串模型导出的“硬湍流”温度场n阶结构函数的标度指数理论公式?n=n/3?μ(n(n+6)/72+[2ln!?nln2]/2ln6)(μ为间歇性指数)与实验测得的结果可以较好地符合到8阶,优于Kolmogorov理论、β模型和联合对数-正态模型给出的理论结果. 展开更多

关键词 大气边界层 城市冠层 大气湍流 湍流级串

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阵风的分形与混沌特征研究 被引量：8

3

作者 程雪玲 全利红 +1 位作者 胡非 王丙兰 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2007年第3期256-266,共11页

首先分析了北京2002年3月一次强沙尘天气过程的阵风结构,对其进行了分形特征的分析,比较不同高度层上分数维的变化,不同时间尺度阵风概率分布的标度关系,以及无阵风时间尺度概率分布的标度与分数维存在的联系。更进一步,分析了2002年全... 首先分析了北京2002年3月一次强沙尘天气过程的阵风结构,对其进行了分形特征的分析,比较不同高度层上分数维的变化,不同时间尺度阵风概率分布的标度关系,以及无阵风时间尺度概率分布的标度与分数维存在的联系。更进一步,分析了2002年全年的阵风分形特性、3月的分形特征以及其他天气现象(如降雨)的分形特征比较后,发现:1)小尺度阵风结构的分数维要高于大尺度阵风分数维,这是因为小尺度阵风包含了更多短时局部的天气信息;2)不同高度、不同时间尺度阵风的分数维存在较大差异,而不是象湍流脉动时间序列的分数维那样随时间基本不变;3)因受天气形势的影响大,中尺度阵风的分数维虽基本相同,但由于大尺度阵风较少,其概率分布不存在标度关系,这同样也在其他天气现象(如降雨)中存在;4)无阵风时间尺度概率分布的标度与分数维之间的联系,一方面反映在其标度指数上,另一方面反映在其标度区间上。 展开更多

关键词 阵风 湍流脉动 分形 标度律 大气边界层 沙尘天气

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北京地区一次强沙尘天气过程的中尺度通量特征 被引量：8

4

作者 刘熙明 全利红 +1 位作者 姜金华 王丙兰 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2007年第3期296-301,共6页

应用大气所325m铁塔的湍流资料和梯度资料，对2003年3月20-23日影响北京的一次强沙尘天气过程的中尺度通量和湍流通量进行了分析，结果表明：冷空气的影响是从上层开始的。沙尘爆发前，边界层有强逆温存在，动量以中尺度输送为主，湍流... 应用大气所325m铁塔的湍流资料和梯度资料，对2003年3月20-23日影响北京的一次强沙尘天气过程的中尺度通量和湍流通量进行了分析，结果表明：冷空气的影响是从上层开始的。沙尘爆发前，边界层有强逆温存在，动量以中尺度输送为主，湍流很弱。沙尘爆发时，向下的湍流动量通量明显加大。湍流动量通量是沙尘沉降的主要原因，但沙尘爆发前的中尺度过程不能忽略。沙尘爆发前后，感热通量均以小尺度的湍流输送为主，中尺度输送不明显。 展开更多

关键词 沙尘暴 中尺度通量 湍流通量 城市边界层

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应用印痕函数研究测风塔资料代表性 被引量：6

5

作者 全利红 袁春红 王丙兰 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期442-449,共8页

影响测风塔代表性的因素很多,为了合理地确定测风塔观测结果能够代表的区域范围,需要通过适当的方法综合考虑这些因素。湍流通量代表性研究中常用的印痕函数是风速、稳定度、下垫面粗糙度等的函数,可以定量地刻画单点观测结果的代表性... 影响测风塔代表性的因素很多,为了合理地确定测风塔观测结果能够代表的区域范围,需要通过适当的方法综合考虑这些因素。湍流通量代表性研究中常用的印痕函数是风速、稳定度、下垫面粗糙度等的函数,可以定量地刻画单点观测结果的代表性。利用印痕函数方法对中国风能资源观测网中来自不同下垫面的44个测风塔2010年的观测结果进行了测风塔资料的代表性分析。首先,根据两层(10、70 m)的风速和温度计算稳定度参数Lp并确定中性层结,粗糙度的计算选取了中性层结条件下满足对数风廓线的资料。然后,利用中性层结下70 m高度主导风向和风向频率较大方位的资料分析了两种印痕函数方法(Schuepp和Hsieh方法)的适用性及代表性范围与粗糙度的关系。两种方法得到的印痕函数对应距离(即代表性范围)比较接近。但是,在复杂山地Schuepp方法已不适用。当粗糙度小于10 m时,粗糙度与印痕函数对应距离的关系可用对数-线性函数描述。根据经验推荐了利用印痕函数积分90%对应的距离以及下垫面显著变化位置来确定测风塔代表范围。但是,印痕函数积分阈值仍需要通过示踪实验或数值模拟检验。 展开更多

关键词 测风塔 印痕函数 粗糙度 代表性范围

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强天气过程中近地面层风速的非线性动力学特征 被引量：5

6

作者 全利红 胡非 王迎春 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2007年第3期287-295,共9页

强天气过程中大气边界层不同尺度运动之间存在强烈的相互作用,这种相互作用使得近地层风速的变化表现出很强的非线性,风速的非线性特征可以用近代非线性物理中奇异性、大偏差和多重分形等特征量来刻划。作者研究了两次沙尘暴和一次冷锋... 强天气过程中大气边界层不同尺度运动之间存在强烈的相互作用,这种相互作用使得近地层风速的变化表现出很强的非线性,风速的非线性特征可以用近代非线性物理中奇异性、大偏差和多重分形等特征量来刻划。作者研究了两次沙尘暴和一次冷锋时期超声风温仪观测资料的这些特征。4组资料奇异指数的概率分布基本一致,只有最强的奇异性存在差异。但最大风速的奇异性并不是最强的。风速的大偏差特征表明,不同时间长度相同的风速时间序列中出现某种极值的概率几乎不变,而大偏差谱能反映不同天气系统影响的差异,天气系统越强,越能维持涡旋运动规律不变。 展开更多

关键词 沙尘暴 非线性动力学 奇异性 大偏差 多分形谱

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城市边界层动量和保守物通量的特征 被引量：4

7

作者 全利红 胡非 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2007年第1期29-36,共8页

利用2005年1-5月北京325 m气象塔47 m高度的湍流脉动资料(风速、温度、水汽和CO2),对城市边界层冠层内的湍流运动统计特征(相似关系、高阶矩、通量和谱等)进行了分析。其中,谱分析的结果表明,城市冠层内稳定度对湍流谱的影响比较小,而... 利用2005年1-5月北京325 m气象塔47 m高度的湍流脉动资料(风速、温度、水汽和CO2),对城市边界层冠层内的湍流运动统计特征(相似关系、高阶矩、通量和谱等)进行了分析。其中,谱分析的结果表明,城市冠层内稳定度对湍流谱的影响比较小,而水平风速的影响比较大。因此,速度和温度的相似关系在夜间稳定条件下也成立。但是,由于水汽和CO2还受其他因素的影响,相似关系并不适用。更高阶矩的研究表明它们的陡峭度与偏斜度之间存在平方关系。而水汽和CO2之间也存在差异,它们的通量日变化特征明显不同,CO2通量的日变化更能体现人类活动的影响。同时,感热通量、潜热通量和CO2通量存在季节变化,尤其是潜热通量季节差异很大。 展开更多

关键词 城市边界层 湍流 保守物 通量

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大气边界层湍流标量场的概率分布及其特征分析 被引量：4

8

作者 全利红 胡非 程雪玲 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期105-112,共8页

利用2004年11月在白洋淀地区和2005年1月在中国科学院大气物理研究所北京325 m气象塔的47 m高度由超声风温仪和水汽二氧化碳分析仪观测的湍流脉动资料,分析了大气边界层不同下垫面湍流标量场(温度、水汽和二氧化碳)的概率分布及其特征... 利用2004年11月在白洋淀地区和2005年1月在中国科学院大气物理研究所北京325 m气象塔的47 m高度由超声风温仪和水汽二氧化碳分析仪观测的湍流脉动资料,分析了大气边界层不同下垫面湍流标量场(温度、水汽和二氧化碳)的概率分布及其特征。标量场的概率分布通常不同于高斯分布,而且还会产生偏斜,可以用指数分布描述。因此,标量的偏斜度通常不为0,陡峭度也往往比3大。非0偏斜度的出现可能是由湍流时间序列中的相干结构和间歇性部分造成的。其中,相干结构的存在使概率分布偏斜,但是,它们对偏斜度的贡献相对较小,而与概率分布的长尾现象有关的间歇性则会使偏斜度大大增加。温度、水汽和二氧化碳的平均偏斜度和陡峭度反应了标量场与稳定度、下垫面、天气条件、源汇等因素之间的关系。在不同下垫面,温度和感热通量的偏斜度随稳定度变化比较一致;水汽通量的偏斜度在稳定和不稳定条件下都为正,而水汽本身在不稳定条件下可能出现负的偏斜度;二氧化碳和二氧化碳通量的偏斜度受下垫面影响很大,在不同下垫面,偏斜度与稳定度之间的关系并不一致;而3个标量的陡峭度随稳定度的变化不显著,它们与相应的偏斜度之间存在平方关系。 展开更多

关键词 大气湍流 大气边界层 概率分布.

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局地相似性关系在城市边界层中的适用性验证 被引量：4

9

作者 刘熙明 胡非 +2 位作者 全利红 曹晓彦 窦军霞 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2009年第2期183-191,共9页

利用中国科学院大气物理研究所325m铁塔在2003年8月期间47和120m高度上的湍流观测资料,对局地相似性关系在城市边界层的适用性进行了检验。结果表明:47m高度仍属于城市冠层之上的近地面常通量层,莫宁-奥布霍夫相似性关系基本适用。但120... 利用中国科学院大气物理研究所325m铁塔在2003年8月期间47和120m高度上的湍流观测资料,对局地相似性关系在城市边界层的适用性进行了检验。结果表明:47m高度仍属于城市冠层之上的近地面常通量层,莫宁-奥布霍夫相似性关系基本适用。但120m高度则基本属于近地面层与自由对流层之间的过渡高度,在该处,相似性关系部分适用。同时,给出了不同的层结稳定度条件下47和120m高度上的无量纲速度和温度标准差与稳定度之间的局地相关表达式。 展开更多

关键词 城市边界层 湍流 局地相似性

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北极风电送出输电线路风、冰荷载初步探讨 被引量：2

10

作者 杨风利 张宏杰 +2 位作者 李正 宋丽莉 全利红 《中国电力》 CSCD 北大核心 2017年第6期49-55,共7页

以10个北极地区国际交换站气温数据及模式分析得到的边界层高度变化规律为基础,对比分析了基本风压、风压高度变化系数与中低纬度地区的差异。-70℃温度下空气密度比-10℃温度下增加了29.7%;在北极年平均气温条件下,喀拉海沿岸地区的基... 以10个北极地区国际交换站气温数据及模式分析得到的边界层高度变化规律为基础,对比分析了基本风压、风压高度变化系数与中低纬度地区的差异。-70℃温度下空气密度比-10℃温度下增加了29.7%;在北极年平均气温条件下,喀拉海沿岸地区的基本风压比标准空气密度对应的基本风压增大了7.3%~8.7%。北极地区大气边界层高度也比中低纬度地区大,使得风压高度变化系数有所减小,不计入边界层高度的变化,其取值偏于安全。提出了北极覆冰区输电线路需要考虑的荷载类型,给出了研究北极地区输电线路覆冰荷载的静动力分析模型。针对北极地区强风伴随低温条件的特点,结合IEC规范提出了北极地区输电线路风冰荷载概率组合建议。 展开更多

关键词 输电线路 低温 基本风压 风压高度变化系数 覆冰荷载 风冰组合

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几种先进大气环境影响评价的技术方法概述 被引量：2

11

作者 陈辉 全利红 徐大海 《气象》 CSCD 北大核心 2014年第8期1000-1005,共6页

近年来,我国大气污染问题凸显,大气环境越来越受到重视,对大气环境影响评价的要求也越来越高,因而,引入一些新的方法能更全面和细致地评价大气环境影响。本文基于法规模式体系,介绍在实际环评工作中用到的四种方法,包括足迹(footprint)... 近年来,我国大气污染问题凸显,大气环境越来越受到重视,对大气环境影响评价的要求也越来越高,因而,引入一些新的方法能更全面和细致地评价大气环境影响。本文基于法规模式体系,介绍在实际环评工作中用到的四种方法,包括足迹(footprint)函数法、四维通量法、源解析法和动画演示法,对其原理和适用范围进行了描述。这些方法以大气导则推荐的模式系统为基础,从不同视角深入地描述大气污染物的运动和分布特征,在大气环评工作中可根据实际问题的需要选择合适的方法进行大气环境影响的分析与评估研究。 展开更多

关键词 大气环评 技术方法 大气污染

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黄土高原260万年以来东亚夏季风演变信号研究 被引量：1

12

作者 薛根元 周锁铨 +3 位作者 陈旸 郦敏捷 陈红梅 全利红 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2007年第1期63-73,共11页

在研究黄土高原东亚季风地质时期周期演变中,引入了用于定量检测周期的奇异谱分析方法,结合小波分析,对典型的黄土高原陕西省洛川黄土剖面、甘肃省灵台黄土剖面的磁化率中2.6 MaB.P.以来东亚季风的强信号进行了研究。结果表明:2.6-1.0 M... 在研究黄土高原东亚季风地质时期周期演变中,引入了用于定量检测周期的奇异谱分析方法,结合小波分析,对典型的黄土高原陕西省洛川黄土剖面、甘肃省灵台黄土剖面的磁化率中2.6 MaB.P.以来东亚季风的强信号进行了研究。结果表明:2.6-1.0 MaB.P.之间地质时期,除在1.87-1.37 MaB.P.之间可能存在一个周期演变不明显的缺失时段外,东亚季风演变的主导周期是40 ka,0.9-0.6 MaB.P.是40 ka周期和100 ka周期的调整过渡期。0.6 MaB.P.以来的主导周期是100ka。研究还发现,1.2 MaB.P.前后没有明显的周期差异,说明1.2 MaB.P.不是一次真正意义上的周期转型事件,而是周期演变过程中的触发事件,这一触发事件对0.9 MaB.P.以后出现的周期转型事件影响深刻。40 ka周期从1.2 MaB.P.开始衰减,至0.9MaB.P.时100 ka周期逐渐建立。0.6 MaB.P.开始东亚季风出现冷暖大幅振荡的100 ka演变周期,因而0.6MaB.P.具有气候振荡加剧的突变性质。 展开更多

关键词 小波分析 奇异谱分析 黄土 磁化率 东亚季风

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CALPUFF与烟团模式在复杂地形环境风险评估中的比较分析 被引量：1

13

作者 陈辉 全利红 王梓 《环境影响评价》 2014年第4期52-56,共5页

CALPUFF模式是一个多层、多物种、非稳态的烟团扩散模式,可以模拟时空变化的气象场对污染物输送、转化和清除的影响,其气象场由实际气象观测资料结合中尺度气象模式模拟结果、实际地形土地利用资料等根据质量守恒原理诊断给出。应用CALP... CALPUFF模式是一个多层、多物种、非稳态的烟团扩散模式,可以模拟时空变化的气象场对污染物输送、转化和清除的影响,其气象场由实际气象观测资料结合中尺度气象模式模拟结果、实际地形土地利用资料等根据质量守恒原理诊断给出。应用CALPUFF模式系统对四川省罗家寨气田典型的高含硫天然气集输管线破裂过程的风险影响进行了环境风险评估,并与该项目环评报告中用大气扩散烟团模式得到的风险评估结果进行对比。结果表明,CALPUFF模式从诊断风场得到的最不利气象条件以及最不利气象条件下的风场与大气扩散烟团模式指定的最不利气象条件和诊断风场存在较大差异,从而导致了H2S扩散的差异。其中,CALPUFF模式得到的最不利气象条件下各风向的瞬时严重伤害和半致死浓度值范围沿着山谷走向分布在东北、西北和南方,而大气扩散烟团模式模拟的结果也出现在其他方向。另外,CALPUFF模式模拟得到的30 min平均最大浓度分布结果中半致死浓度范围与其他模式结果一致,比大气扩散烟团模式结果小得多。 展开更多

关键词 CALPUFF 环境风险评估 天然气集输管线 泄漏

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旋转扰动流体中壁面湍流不稳定及其拟序结构研究Ⅱ:数值模式 被引量：1

14

作者 Arnaldo Longhetto Enrico Ferrero +4 位作者 张瑛 全利红 Massimiliano Manfrin Luca Mortarini Renato Forza 《气象与减灾研究》 2009年第4期14-17,共4页

对第一部分的实验结果进行了讨论,指出局地最大、最小涡度的存在与所谓的正压不稳定和大气中经常观测到的滚动涡有关。速度廓线中的拐点和涡度极大值点对应不稳定发展的位置。另外,为了改进湍流的模拟,根据"准正则"近似,发展... 对第一部分的实验结果进行了讨论,指出局地最大、最小涡度的存在与所谓的正压不稳定和大气中经常观测到的滚动涡有关。速度廓线中的拐点和涡度极大值点对应不稳定发展的位置。另外,为了改进湍流的模拟,根据"准正则"近似,发展了一个三阶闭合模式。这个模型已被证明可以描述与湍流过程有关的流体动力学变量的趋势。 展开更多

关键词 实验结果 滚动涡 数值模式 “准正则”近似 高阶闭合

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利用北极地区定时风观测资料推算年最大风速的重现期

15

作者 全利红 宋丽莉 袁春红 《气象》 CSCD 北大核心 2017年第12期1572-1577,共6页

北极地区风观测资料较少,工程气象参数的分析主要依靠国际交换站资料。但是,国际交换站资料为定时资料,并且存在较多质量问题。因此,在利用国际交换站资料时,需先对其进行质量控制,并且要考虑定时资料的转换。由于缺少其他参考资料,国... 北极地区风观测资料较少,工程气象参数的分析主要依靠国际交换站资料。但是,国际交换站资料为定时资料,并且存在较多质量问题。因此,在利用国际交换站资料时,需先对其进行质量控制,并且要考虑定时资料的转换。由于缺少其他参考资料,国际交换站资料的质量控制主要根据北极地区天气气候特征,通过时间一致性、空间一致性和要素间一致性检验进行。由于重现期风速需用年最大风速(通常是10 min平均风速)计算,鉴于定时资料中可能没有出现年最大风速,而目前又没有较好的定时资料向逐时资料转换的方法,因此,主要通过从定时资料统计得到的年最大值计算的重现期风速进行订正得到重现期风速。订正的方法是根据我国部分风速较大地区的观测结果,引入风速方差,建立定时资料与年最大风速资料计算的重现期风速之间的关系,然后利用此关系订正北极喀拉海和拉普捷夫海沿岸定时资料计算的重现期风速,得到了50年和100年一遇的风速。 展开更多

关键词 国际交换站 重现期风速 北极 订正

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旋转扰动流体中壁面湍流不稳定及其拟序结构研究Ⅰ:实验

16

作者 Arnaldo Longhetto Enrico Ferrero +4 位作者 张瑛 全利红 Massimiliano Manfrin Luca Mortarini Renato Forza 《气象与减灾研究》 2009年第3期15-18,共4页

重点介绍和讨论了中性条件下旋转扰动流体中边界层强迫不稳定及其相关的一些问题,阐述了旋转体系中切变驱动边界层不稳定的动力学特征。这些不稳定状态的研究在大气物理学、流体动力学、海洋学等多个领域中引起科学家极大的兴趣,近年来... 重点介绍和讨论了中性条件下旋转扰动流体中边界层强迫不稳定及其相关的一些问题,阐述了旋转体系中切变驱动边界层不稳定的动力学特征。这些不稳定状态的研究在大气物理学、流体动力学、海洋学等多个领域中引起科学家极大的兴趣,近年来在实验和理论研究中都得到了不断的发展。意大利都灵大学基础物理系地球科学实验组通过水槽旋转实验方法,不断改变水槽启动或结束时的旋转运动速度,以及底部壁面粗糙度等要素,所得到的实验结果与SDBL理论非常一致。 展开更多

关键词 SDBL边界层 湍流 水槽实验 壁面粗糙度

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