中尺度模式中的边界层特征量分析 被引量：5

1

作者 许丽人 赵鸣 汤剑平 《高原气象》 CSCD 北大核心 2002年第2期145-153,共9页

在中尺度数值天气预报模式ＭＭ４中，　用ｌｅｖｅｌ　３及Ｅ－ε－ｌ两种湍流闭合方法对原总体边界层参数化方案进行改进，　使得中尺度模式中可以直接输出有关湍流量，　并对地表通量参数化方案进行改进，　进而对不同下垫面如沙漠、... 在中尺度数值天气预报模式ＭＭ４中，　用ｌｅｖｅｌ　３及Ｅ－ε－ｌ两种湍流闭合方法对原总体边界层参数化方案进行改进，　使得中尺度模式中可以直接输出有关湍流量，　并对地表通量参数化方案进行改进，　进而对不同下垫面如沙漠、　植被上的有关湍流量和边界层特征量进行分析，　研究中尺度系统中边界层结构的特征。本文主要从地表通量、　湍流交换系数、　湍流动能（ｑ２）、　温度脉动方差（　２）及风温廓线等几个方面进行研究，　结果表明，　新方案能更好地反映边界层特征。 展开更多

关键词 湍流闭合 地表通量 边界层结构 数值天气预报 沙漠 植被 中尺度模式

下载PDF 职称材料

湍流输送的非线性热力学性质

2

作者 左洪超 胡隐樵 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期1233-1237,共5页

湍流输送是一种热力学不可逆过程,本文利用非线性热力学研究了湍流输送的特征.将热力学流对热力学力以平衡态作为参考态进行Taylor展开,可以得到湍流输送系数是系统宏观参量梯度的Taylor级数.线性湍流输送系数是Reynolds湍流闭合方案的... 湍流输送是一种热力学不可逆过程,本文利用非线性热力学研究了湍流输送的特征.将热力学流对热力学力以平衡态作为参考态进行Taylor展开,可以得到湍流输送系数是系统宏观参量梯度的Taylor级数.线性湍流输送系数是Reynolds湍流闭合方案的K闭合湍流输送系数;而湍流输送系数非线性项则是系统偏离热力学平衡态所造成的热力学非线性效应.湍流输送系数这一热力学性质提供了一种热力学湍流闭合方案.线性湍流输送系数是正定的,湍流输送只能使系统宏观参量均匀化;而在远离平衡态的热力学非线性区,可能导致湍流输送系数负黏性现象.在最小熵产生态的条件下,热力学流对热力学力Taylor展开的各级系数间存在一种递推关系.利用这种递推关系大大减少了由实验确定的Taylor级数的系数个数. 展开更多

关键词 湍流输送 不可逆过程 非线性热力学 湍流闭合 湍流输送系数

下载PDF 职称材料

行星边界层模式中中性层结条件下的E-ε-l湍流闭合方案

3

作者 DapengXu PeterA. +1 位作者 Taylor 托亚 《气象科技》 北大核心 1998年第3期25-32,共8页

由标准Ｅ－ε模式得到的行星边界层厚度似乎太大，之所以如此，可归因于湍流动能（Ｅ）的耗散率（ε）方程，特别是方程中耗散生成和损失项的参数化方法。在大气边界层的模拟研究中，我们认为谱能储存部分的谱串级输送过程必须作为耗散... 由标准Ｅ－ε模式得到的行星边界层厚度似乎太大，之所以如此，可归因于湍流动能（Ｅ）的耗散率（ε）方程，特别是方程中耗散生成和损失项的参数化方法。在大气边界层的模拟研究中，我们认为谱能储存部分的谱串级输送过程必须作为耗散生成的一部分加以考虑，并用特征长度ｌε表示。与标准模式一样，耗散局地生成和损失作用之间的“平衡”的不稳定性，当作正比于Ｅ２／Ｅ的量处理。文中提出Ｅ－ε－ｌ湍流闭合方案，同时包含了混和长度ｌｍ和ｌε。虽然ε仍决定Ｅ方程中的耗散率，但其重要性减弱了。 展开更多

关键词 湍流闭合 E-ε模式 行星边界层 大气边界层

下载PDF 职称材料

精细PBL模式及其诊断应用 被引量：4

4

作者 周幂 蒋维楣 胡非 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2000年第2期186-192,共7页

在已建立的一种三维非静力细网格Ｅ－ε湍能闭合的动力学框架基础上，作了一些改进的技术处理和试验，包括：（１）利用ＧＩＳ提供的地形资料，较精确地计算太阳辐射，进而诊断地面温度；（２）引进位势流概念，处理稳定层结条件下初始... 在已建立的一种三维非静力细网格Ｅ－ε湍能闭合的动力学框架基础上，作了一些改进的技术处理和试验，包括：（１）利用ＧＩＳ提供的地形资料，较精确地计算太阳辐射，进而诊断地面温度；（２）引进位势流概念，处理稳定层结条件下初始内插风场的风向变化；（３）引入动力学调整项Ｇ（αｏｂｓ－α）。在此基础上，就地理信息系统（ＧＩＳ）提供的一个 ６０ｋｍ×４８ｋｍ区域作了边界层结构和湍流特征的数值模拟试验，并与实测作了比较，讨论了精细ＰＢＬ模式的模拟效果，结果表明，新建的ＰＢＬ模式能较好地模拟表征出复杂下垫面地域的陡峭地形和不规则海岸线对局地风场和湍流场的动力和热力学作用。 展开更多

关键词 E-ε湍流闭合 复杂地形 PBL数值模拟 大气扩散

下载PDF 职称材料

海洋模式中垂直混合参数化方案介绍 被引量：5

5

作者 汪雷 王彰贵 +1 位作者 凌铁军 左金清 《海洋预报》 北大核心 2014年第5期93-104,共12页

介绍了海洋垂直混合过程参数化方案的发展,以及不同参数化方案在海洋模式中的应用情况。首先,介绍不同垂直混合参数化方案的物理问题、理论依据、数学表达和特征,并对不同参数化方案进行了比较。其次,针对中尺度涡、亚中尺度涡以及波浪... 介绍了海洋垂直混合过程参数化方案的发展,以及不同参数化方案在海洋模式中的应用情况。首先,介绍不同垂直混合参数化方案的物理问题、理论依据、数学表达和特征,并对不同参数化方案进行了比较。其次,针对中尺度涡、亚中尺度涡以及波浪、潮流混合参数化的最新研究进展进行了总结并对垂直混合参数化的未来发展提出了一些建议。 展开更多

关键词 湍流闭合方案 中尺度涡混合 亚中尺度涡混合 波浪混合 潮流混合

下载PDF 职称材料

一维大气边界层二阶闭合的有限元数值模式 I.对流边界层模拟 被引量：3

6

作者 郭振海 陈重 +2 位作者 张宏升 陈家宜 张霭琛 《大气科学》 CSCD 北大核心 1999年第6期733-744,共12页

利用有限元法用于二阶湍流闭合大气对流边界层模式，并模拟了Ｗａｎｇａｒａ 试验３３ 天的对流边界层的发展过程，计算结果表明，该模式能真实的模拟出对流边界层的发展过程，并且准确地反映对流边界层中湍流扩散和输送过程。

关键词 二阶湍流闭合 有限元 大气边界层 数值模式

下载PDF 职称材料

三维非静力二阶闭合PBL模式的初步研究 被引量：1

7

作者 张 燕 徐玉貌 《南京气象学院学报》 CSCD 北大核心 2002年第1期69-77,共9页

采用二阶距湍流闭合方案,建立了一个复杂地形下的三维非静力边界层预报模式。通过该模式,细致地模拟了北京地区的风、温时空变化和湍流场变化。结合地面、探空和气象塔的实测资料,进一步研究了该方案在三维空间上对平均场和湍流场的预... 采用二阶距湍流闭合方案,建立了一个复杂地形下的三维非静力边界层预报模式。通过该模式,细致地模拟了北京地区的风、温时空变化和湍流场变化。结合地面、探空和气象塔的实测资料,进一步研究了该方案在三维空间上对平均场和湍流场的预报模拟效能。结果表明该模式能较好地进行平均量和湍流量的模拟和预报。 展开更多

关键词 二阶矩湍流闭合 边界层模式 地形 三维非静力边界层预报模式 空气污染 风场 温度场 湍流场

下载PDF 职称材料

一种基于星载遥感的碳通量直接测量方法

8

作者 吕蒙 张思勃 +1 位作者 王磊 姚伟 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2023年第4期137-148,共12页

目前全球尺度碳通量监测主要通过地基原位CO_(2)通量与浓度测量,结合星载遥感CO_(2)浓度等数据源,经过一系列的同化算法加以实现。考虑到原位测量覆盖范围有限,提出一种基于星载遥感的碳通量直接测量方法。基于湍流一阶闭合理论,采用水... 目前全球尺度碳通量监测主要通过地基原位CO_(2)通量与浓度测量,结合星载遥感CO_(2)浓度等数据源,经过一系列的同化算法加以实现。考虑到原位测量覆盖范围有限,提出一种基于星载遥感的碳通量直接测量方法。基于湍流一阶闭合理论,采用水平风廓线-CO_(2)浓度廓线双廓线模型,结合莫宁-奥布霍夫相似理论实现对CO_(2)通量的直接测量。其中水平风廓线通过双视向激光雷达采用多普勒相干测风反演得到,CO_(2)浓度廓线则基于激光雷达的差分吸收原理进行探测。基于星载激光雷达的双廓线探测方案目前可达1 m/s的测风精度和10-6的CO_(2)浓度探测精度。通过廓线模型初步分析发现:在较强碳源(例如近地面CO_(2)浓度差>10-5)的下垫面及中性大气条件下可满足目前科学应用对通量数据的精度需求,即实现25%以内的CO_(2)通量测量的不确定度。该方法总体上可提供大尺度碳通量观测数据,作为地基CO_(2)通量测量的有益补充。 展开更多

关键词 碳通量测量 莫宁-奥布霍夫相似理论 星载遥感 湍流闭合理论 多普勒相干测风

下载PDF 职称材料

城市街渠内气流的数值模拟与分析 被引量：18

9

作者 张宁 蒋维楣 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 2000年第6期760-772,共13页

数值模拟实验利用非静力、能量闭合的大气边界层模式对多个不同城市街渠单体在来流风向垂直于街渠时其内部的气流结构和湍流特征进行了模拟 .模式能够较好地模拟出不同长度的三维街渠内的 3种典型的气流结构 :爬越流、尾流扰流和孤立粗... 数值模拟实验利用非静力、能量闭合的大气边界层模式对多个不同城市街渠单体在来流风向垂直于街渠时其内部的气流结构和湍流特征进行了模拟 .模式能够较好地模拟出不同长度的三维街渠内的 3种典型的气流结构 :爬越流、尾流扰流和孤立粗糙流 .将模拟结果与Oka的风洞实验结果以及Hunter等人的数值模拟结果进行了比较 ,两者能够较好的吻合 .研究结果表明 :街渠的形状对街渠中的气流结构的形成有至关重要的影响 ,在街渠长高比和高宽比不同的情况下将形成不同的气流结构 .在街渠附近湍流活动的活跃区是相对稳定的 .最后利用本模式对来流与街渠呈 4 5°时的一个个例进行了模拟 . 展开更多

关键词 数值模拟 湍流能量闭合 街渠

下载PDF 职称材料

湍流动能闭合方法在区域气候模式中的应用 被引量：14

10

作者 郑益群 苗曼倩 钱永甫 《气象学报》 CSCD 北大核心 1999年第6期641-650,共10页

利用湍流动能闭合方法改进了区域气候模式（ＲｅｇＣＭ２）中边界层的参数化过程，并用资料进行了数值试验。结果表明．采用该方法可以较好地描述边界层的物理过程，温度、位势高度、比湿等物理量场的模拟均有不同程度的改善，提高了边... 利用湍流动能闭合方法改进了区域气候模式（ＲｅｇＣＭ２）中边界层的参数化过程，并用资料进行了数值试验。结果表明．采用该方法可以较好地描述边界层的物理过程，温度、位势高度、比湿等物理量场的模拟均有不同程度的改善，提高了边界层计算的精度。该工作还对模式中边界层高度的计算作了改进，使边界层高度的日变化及高度极值都更符合实际情况。 展开更多

关键词 湍流动能闭合 边界层 区域气候模式 湍流

下载PDF 职称材料

利用k-ε湍流能量闭合方法对城市街渠内气流结构的模拟 被引量：6

11

作者 张宁 蒋维楣 胡非 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2001年第3期296-301,共6页

利用非静力、能量闭合的大气边界层模式分别对二维情况下不同高宽比的街渠内部的气流结构和三维情况下城市街渠在来流方向不同的条件下的内部气流结构进行了数值模拟。并且对三维情况下街渠的上风向建筑物顶部的风向与街渠中心近地面的... 利用非静力、能量闭合的大气边界层模式分别对二维情况下不同高宽比的街渠内部的气流结构和三维情况下城市街渠在来流方向不同的条件下的内部气流结构进行了数值模拟。并且对三维情况下街渠的上风向建筑物顶部的风向与街渠中心近地面的风向之间的关系和街渠内部上层的风向与街渠中心近地面的风向之间的关系进行了模拟研究 ,将这些结果与GTJohnson等人的现场观测和模式模拟结果进行了比较 ,表明两者有较好的一致性。 展开更多

关键词 数值模拟 κ-ε湍流能量闭合 城市街渠 建筑物与气流 气流结构 风向

下载PDF 职称材料

湍流动能闭合方法在中尺度模式中的应用 被引量：2

12

作者 唐有华 苗曼倩 《大气科学》 CSCD 北大核心 1998年第2期235-242,共8页

湍流动能闭合方法是近年来发展起来的用以模拟大气边界层的一种方法，本文对其做了简化，仅在边界层内使用这一方法，进一步减少计算量，使之更适用于中尺度数值模拟。对一维旺加拉（Ｗａｎｇａｒａ）资料进行的试验表明，这种方法保留... 湍流动能闭合方法是近年来发展起来的用以模拟大气边界层的一种方法，本文对其做了简化，仅在边界层内使用这一方法，进一步减少计算量，使之更适用于中尺度数值模拟。对一维旺加拉（Ｗａｎｇａｒａ）资料进行的试验表明，这种方法保留了边界层计算的精度，又能节省机时。然后将这种方法应用于三维中尺度钟形山地形的模拟，描述了湍流动能的分布，以及湍流活动对山后回流区面积和强度的影响。 展开更多

关键词 湍流动能闭合 湍流 中尺度模拟 大气边界层

下载PDF 职称材料

应用E-ε湍流动能闭合湖泊热力学过程模型对东太湖湖-气交换的模拟 被引量：6

13

作者 程昕 王咏薇 +5 位作者 胡诚 王伟 张弥 肖启涛 刘寿东 李旭辉 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期633-645,共13页

采用考虑沉水植物影响的E-ε湍流动能闭合湖泊热力学过程模型,模拟2013年8月东太湖湖-气交换过程,并利用太湖的站点观测数据对模型进行了验证。太湖水温的模拟值与观测值吻合较好,模型计算的各层水温与观测值相比,均方根误差均未超过1... 采用考虑沉水植物影响的E-ε湍流动能闭合湖泊热力学过程模型,模拟2013年8月东太湖湖-气交换过程,并利用太湖的站点观测数据对模型进行了验证。太湖水温的模拟值与观测值吻合较好,模型计算的各层水温与观测值相比,均方根误差均未超过1℃。同时模型也较好地模拟出太湖表面感热通量和潜热通量,潜热通量的模拟值与观测值的标准差为54.7 W/m^2。由于湖水较浅,太湖的水温层结会明显受到天气状况的影响。晴朗小风条件下的湖水呈现显著的热分层现象,当风速为0.8m/s,高层和底层的温差达到7.9℃。大风天气条件驱动较强的水体湍流混合,水温的热分层消失,风速为12m/s,湖泊上层与底层的水温差仅0.12℃。此外,模拟结果较好地呈现出了东太湖沉水植物的存在通过增大湖体消光系数,减小到达湖体内部的热量,并增加对湖水的阻力,影响湖体中湍流动能的分布,并进而影响湖水温度的分布。综上所述,该模型能够较好地模拟出浅水大湖湖-气交换的过程。 展开更多

关键词 E-ε湍流动能闭合方案湖泊模型 数值模拟 太湖 浅水湖泊 沉水植物

下载PDF 职称材料

湍流动能闭合对区域气候模拟效果影响的机理研究 被引量：1

14

作者 郑益群 苗曼倩 钱永甫 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1999年第6期724-735,共12页

利用湍流动能(TKE)闭合改进了RegCM2中原高分辨的边界层参数化方案,并用1998年夏的NCEP/NCAR气候资料对TKE闭合方案影响区域气候模拟效果的机理作了探讨.研究表明,在区域气候模式中采用TKE闭合的边界层方案可以将垂直扩散直接与湍流变... 利用湍流动能(TKE)闭合改进了RegCM2中原高分辨的边界层参数化方案,并用1998年夏的NCEP/NCAR气候资料对TKE闭合方案影响区域气候模拟效果的机理作了探讨.研究表明,在区域气候模式中采用TKE闭合的边界层方案可以将垂直扩散直接与湍流变化联系起来,改善地表通量及各层垂直扩散项的计算,使地表通量和垂直扩散的日变化及各层分布更为合理,从而改进模式对各预报量及降水的模拟。 展开更多

关键词 湍流动能闭合 区域气候模拟 降水模拟 RegCM2

下载PDF 职称材料