大气边界层中天线风载特性的数值分析

基于Reynolds时均N-S方程和RSM湍流模型,以大气边界层中具体地貌的风速剖面为入口边界条件,对某一车载雷达天线的风载进行数值模拟,得到天线的阻力系数;并与目前天线设计采用的均一风速为边界条件的计算结果进行比较,研究了工作高度、风速、地貌等因素对大气边界层中天线风载特性的影响。计算结果表明,大气边界层中天线的阻力系数随工作高度及风速的增加而增大;而地面粗糙度对天线阻力系数的影响则由天线相对于标准参考高度的位置决定。     

近地面大气垂直折光实验研究

首先利用三角高程的原理推导出大气垂直折光系数的求解公式,并对其进行精度评定;然后在不同的环境条件下采集数据,计算大气垂直折光系数。分别在晴天不同高度、阴天水泥地面上和晴天汽车上方3种条件下进行近地面低视线大气垂直折光的实验研究;最后总结出近地面大气垂直折光的规律,为中间法三角高程测量提供指导性建议。     

南京夏季城市局地气温时空变化特征

城市局地气候分区（Local Climate Zone,简写为LCZ）是一套用于城市气温研究的客观、标准、通用的局地热气候分类方法。基于LCZ方法对南京城市气温进行观测,分析了2016年夏季时段（7-9月）分布于南京城区至郊区的12个不同类型LCZ地块的气温时空变化特征,包括热岛日变化特征、平均热岛强度、日最高/最低温度差异、升温/冷却率差异。结果表明：各LCZ地块的热岛强度在日落后迅速增加,日落后3~5 h达到最大值,然后逐渐减小,这一现象与各LCZ地块的升温/冷却率变化特征相对应;城市化强度越高的LCZ地块热岛强度越大;午间部分地块出现城市冷岛现象;水域区（LCZ G）在白天有一定的降温效果,夜间则会产生热岛效应;各LCZ地块的夜间平均热岛强度差异明显,日最低气温差异显著高于日最高气温差异。     

石家庄气象站记录的城市热岛效应及其趋势变化

利用石家庄市区站和4个郊区站1962—2009年的气温资料,采用城乡气温对比和线性趋势分析方法,探讨了石家庄站地面城市热岛(UHI)强度特征及其随时间变化情况,以及城市化因素对城市站地面气温长期变化趋势影响.结果表明:石家庄站地面UHI效应明显,且UHI效应在最低气温上表现更突出;UHI强度冬季1月最大,夏季7月最小;UHI强度具有明显的日变化,最高值出现在早晨7—8时,最低值出现在午后14—16时;近48a,石家庄站附近UHI强度呈显著增加趋势,且最低气温UHI强度比最高气温的增加趋势更明显;从UHI强度增加对地面气温观测记录的影响来看,石家庄站附近1962—2009年期间年平均UHI增温率达到0.19℃/(10a),UHI增温贡献率为67.9%,即该站近48a记录的年平均地面气温上升趋势,有2/3以上可归因于城市化因素影响.     

挟沙水流的混掺长度初探

本文将挟沙水流近壁区视为由浓度梯度造成的层结流体，与大气边界层非中性平衡条件下温度梯度造成的层结流体相比拟．引入大气边界层的混掺长度作为挟沙水流近壁区的混掺长度．进而在从总切应力平衡式导出的流速梯度基础上，推导出挟沙水流沿整个水深的混掺长度公式，水槽资料证明了该公式的正确性以及挟沙水流近壁区与大气边界层的相似性．     

南宁地区秋季一次连续灰霾过程的污染特征及成因分析

以南宁市秋季某次连续灰霾过程为例,利用单站地面激光雷达数据,结合地面气溶胶观测数据、气象资料和ＨＹＳＰＬＩＴ轨迹模式分析此次灰霾的边界层高度、气溶胶垂直分布特征及成因。南宁市此次灰霾过程ＰＭ２.５日均浓度值连续９天超标。灰霾持续期间,边界层高度波动范围０.４～０.８ｋｍ,不利于污染物的扩散。地面监测的颗粒物浓度与激光雷达反演的边界层高度呈负相关关系,１２：００-１７：００时段内,地面ＰＭ２.５与边界层高度相关系数ｒ＝－０.６７１,激光雷达反演的边界层高度较好地反映了颗粒物的扩散条件。ＰＭ２.５浓度与近地面消光系数呈正相关关系,１２：００-１７：００时段ＰＭ２.５浓度与近地面消光系数相关系数ｒ＝０.９８６,说明激光雷达所反演的消光系数可以较好地反映ＰＭ２５污染程度。此次连续灰霾期间最强消光系数出现在下午１４：００,为０.７ｋｍ^－１,高度在２.０ｋｍ左右;其次是中午１２：００,为０.４ｋｍ^－１,高度在１.０～１.２ｋｍ;消光系数较弱的时段为下午１６：００,峰值约为０.２５ｋｍ^－１,高度在１.５～２.０ｋｍ。结合气象条件和ＨＹＳＰＬＩＴ轨迹模式分析,南宁市此次连续灰霾天气是由区域传输叠加本地污染源排放,加上不良的气象条件共同影响造成的。     

地面水平导线对大气电场影响的研究

大气中存在大气电场,地面上的导体对大气电场会发生影响。探讨晴天情况大气电场与导体之间相互影响,推导出静电平衡状态下水平导线附近大气电场的电势分市函数及场强分布函数。     

海南岛沿海近地面风时空分布特征的观测分析

利用2012年海南岛沿海6个常规气象站、2个海岛站的逐时风向、风速资料,分别对全年以及不同季节内近地面风速大小、风速日变化以及风向频率分布等进行了统计分析.结果表明:2012年全年海南岛沿海近地面风速约在1.8~5.7 m/s之间,其中三亚站风速最大,冬季高达6.5 m/s,大部分站点夏季风速最弱,最大风速出现在春、冬季;海南岛南部沿海风速大于北部,东部大于西部;各站24 h风速基本呈现白天大、夜晚小的典型特征,由于所处地形、植被独特,三亚部分季节风速呈现相反的日变化特征;全年各站基本存在两个盛行风向,大部分站点近地面风向与南海季风的风向变化较为一致,夏季以南风、西南风为主,冬季以北风、东北风为主;各季沿海近地面风向南北部差异较大,东西部差异较小,随着季节转变,南部沿海盛行风转向最明显,东西部次之,北部则不明显.     

湖州市近地面臭氧污染特征及一次污染过程分析

收集了湖州市２０１５—２０１９年国控大气监测站数据,分析了湖州市近地面大气臭氧（Ｏ３）质量 浓度随时间变化的特征及一次 Ｏ３ 污染过程及成因。结果表明：２０１５—２０１９年 Ｏ３ 污染凸显,日最大８ｈ滑动平均值第９０百分位数（Ｏ３－８ｈ－９０ｐｅｒ）上升至１８７μｇ／ｍ３;受气温、降雨量和相对湿度的共同作用,Ｏ３ 月变化曲线呈“Ｍ”型;Ｏ３ 日变化峰值出现在１４：００—１５：００,且峰值明显升高,峰宽逐年增大。２０１８年６月发生 一次 Ｏ３ 污染,研究发现：高温、低湿增强了 Ｏ３ 的光化学转化;夜间 ＮＯ２和 ＣＯ 等前体物累积以及 Ｏ３ 残留是 Ｏ３ 污染的重要原因;风向和气团后向轨迹表明安徽东南部城市和南、东南、东部杭州湾城市的污染物传输对此次湖州市 Ｏ３ 污染有较大贡献。     

一次雪后大雾天气过程的中尺度分析

利用常规观测资料和中尺度模式（WRF—V2．2）预报产品,对2009年2月3日宁夏中北部雪后大雾天气过程进行分析．结果表明,雪停天气转晴、温度快速回升、积雪融化使近地面层空气接近饱和、风速较小,为大雾的形成提供了有利的条件;大气层结稳定、水汽充沛、地面的长波辐射冷却是形成辐射雾的主要原因;深厚逆温层的维持对大雾持续起着决定性作用．     

硫化氢扩散规律数值模拟

硫化氢一旦泄漏扩散,其后果不堪设想,为了掌握硫化氢扩散规律,采用MATLAB和VC++软件,对源强、风速、源高影响下的硫化氢扩散规律进行了数值模拟。模拟结果表明,夜间,源强增大时泄漏源下风向扩散范围增大,扩散区域硫化氢质量浓度梯度增大,源高增加时泄漏源下风向扩散区域的最大宽度变窄,面积变小;白天,在日光照射强度低、风速大于等于4 m/s的条件下,风速增大时泄漏源下风向扩散范围减小,扩散区域硫化氢质量浓度梯度减小,增大源高、风速有利于降低硫化氢的质量浓度,减小危害。研究结果可为事故预防和应急救援提供依据。     

冬季城市湿环境测试研究

为了掌握城市冬季空间湿环境分布特征,在冬季晴朗微风的天气条件下,以汽车流动观察法,用自记式温/湿度计分别在昼间和夜间测试了西安城区280个点的温度和相对湿度值,对测试数据进行时间修正后,绘制出城区等湿度线.分析调查结果后发现:西安冬季存在弱"干岛"效应,昼间的干岛强度约为0.3(g/kg.干空气),夜间则为0.4~0.5(g/kg.干空气);受下垫面性质影响,空气含湿量在空间分布上存在南郊大于城市中心和北郊;但在时间分布上没有出现明显的"干岛"和"湿岛"昼夜交替现象.受城市"热岛"造成的城市空气温度分布影响,空气相对湿度具有明显的由市区向郊外逐渐增大的趋势.     

实测下击暴流风场特性分析

目前下击暴流风场特性的研究大多是围绕风速模型和部分风场特性展开,较少涉及风场特性与平均风速之间的关系、不同风场特性之间的相关性以及与大地边界层近地风特性的比较研究.基于下击暴流实测风速数据,运用滑移平均法提取下击暴流的时变平均风速,进而获得脉动风速.在此基础上,研究下击暴流的紊流度、紊流积分尺度和阵风因子的特性,并分析...     

城市埋地天然气泄漏三维数值模拟

随着我国天然气事业的发展,天然气管道规模也在不断扩大,与此同时也带来了安全上的隐患,城市天然气管道泄漏事故频繁发生,严重影响了城市居民的生命及财产安全。主要介绍了城市天然气管道泄漏数值仿真和数值模拟的基本理论,考虑泄漏过程中风场对泄漏的影响,分析了近地面处风场的变化,建立了埋地天然气管道泄漏模型。设定泄漏扩散发生在大气环境,选取CFD软件对网格进行划分并进行局部加密,进行了风场的稳态模拟。在风场达到稳态后,改变后处理边界条件,再对泄漏进行瞬态模拟,得出天然气泄漏扩散随时间的变化规律,定量分析了风速对泄漏扩散的影响。结果表明,建筑物对风场存在干扰,在泄漏过程中气体聚集在近地面及贴近建筑物周围,随着风速的增加,稳态扩散高度降低,但风场对水平扩散的影响较小,风速越大泄漏气体稀释效果越明显,所造成的危险区域越小。     

基于通风潜力及风特征量化分析的城市风道构建

以杭州市主城区为例,选取杭州典型季份的Landsat 8影像反演城市地表温度,以城市局地环流运行规律为理论基础,确定城市风道系统的作用空间和补偿空间. 通过构建杭州主城区表征城市风道地表粗糙度的5个影响因子（包括建筑密度、建筑高度、城市绿地、城市水体和城市路网）的空间数据集,建立城市风道通风潜力综合评价模型,并实现GIS空间叠加分析,确定通风潜力最大区域作为潜在通风廊道区域. 结合杭州主城区各气象站点的15个自动气象风玫瑰图,确定周边区域夏季和冬季主导风向的空间分布情况. 结合上述分析结果及杭州的城市建设与规划,实际确定出杭州主城区6条潜在一级风道和5条二级风道.     

城市局地热气候预测及热岛效应缓解策略

为量化分析下垫面对局地热环境的影响,采用多用途建筑区域热气候评价模型,以深圳国际低碳城核心启动区为对象,讨论下垫面构成对热岛强度及热舒适性的影响.研究表明:最大局地热岛强度体现最热极端情况的气候差异,平均局地热岛强度反映全天气温的平均差异;夜间平均局地热岛强度高于白天;自然下垫面中,增大水体和树木的覆盖率起到的降温效果更好,而适当增加草地的覆盖率能更有效地提高室外环境舒适度.     

局地气候区与昼夜城市热岛效应的耦合关系研究

针对局地气候区框架下城市地表热环境昼夜差异研究的不足,本文基于机载LiDAR、IKONOS-2等多源遥感数据实现了局地气候区分类,重点分析了局地气候区与城市地表温度之间的响应关系及其昼夜差异.研究结果表明局地气候区类型地表温度存在显著的昼夜差异.在白天,大型低层建筑区LCZ 8地表温度最高,水体LCZ G地表温度最低.在夜间,裸土／沙土LCZ F为最冷的局地气候区,而水体LCZ G呈现了最高的地表温度.随建筑高度的升高,紧凑建筑类型区和开敞建筑类型区白天地表温度呈现下降的趋势,而夜间则表现出相反的规律.局地气候区类型的热属性在夜间(85.8％)比白天(79.5％)更容易区分.不论白天与夜间,开敞高层建筑区LCZ 4和水体LCZ G分别为建筑类型区和土地覆盖类型区中与其他局地气候区地表温度区分更明显的类型.     

石脑油及原油边界层蒸发特性的实验研究

从环境风速、蒸发面积和蒸发液池与地面相对位置3方面分别对石脑油和原油的蒸发动力学特性进行了风洞实验研究。实验结果表明,石脑油在低风速和液面面积较小的情况下,石脑油的蒸发受风速和液面面积的影响明显,增加风速或增大液面面积后,影响减弱。这表明石脑油的蒸发在一定程度上受边界层蒸发控制。原油的蒸发几乎不受风速、液池面积的影响,这说明原油的蒸发受边界层条件控制的程度很小,其蒸发速率主要由其自身性质(如分子扩散系数、蒸气压等)所决定,其蒸发过程是受基本蒸发过程控制的。通过对实验数据进行分析,石脑油的蒸发质量随时间表现出乘幂的变化关系,幂次大约为0.70;原油的蒸发质量随时间表现出乘幂或对数的变化关系,其幂次大约为0.55。     

障碍物形状对含硫天然气管道泄漏扩散影响的数值模拟

对含硫天然气管道泄漏扩散进行模拟研究,在不同风速下对比分析了计算区域内障碍物形状、障碍物坡度对泄漏气体扩散过程的影响规律,并模拟了不同条件下H₂S组分的安全区域。结果表明,障碍物的存在使泄漏气体在风力作用下堆积在障碍物的迎风面,障碍物的形状改变泄漏气体的运动路径。当障碍物为无坡度障碍物（建筑物）时,泄漏气体的扩散高度增大,且在水平方向的传输被阻碍;当障碍物为有坡度障碍物（山体）时,泄漏气体在水平方向的扩散距离增大,且在外界风力达到一定速度之后,泄漏气体绕过障碍物在背风区扩散时开始向下沉降,导致地面附近的安全区域范围减小。减小障碍物坡度,风速较小时对泄漏气体的扩散无影响,风速较大时泄漏气体将障碍物包围并在近地面处扩散;增大障碍物坡度,泄漏气体的扩散规律与无坡度障碍物（建筑物）存在时相似。模拟结果可为含硫天然气泄漏事故的处理提供参考。