| 题名 | 山谷城市湖泊效应的数值模拟 |
| 作者 | 李江林 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-19 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 陈玉春 |
| 关键词 | 兰州地区 大气污染 RAMS模式 局地环流 数值模拟 冬季湖泊效应 夏季湖泊效应 大气边界层结构 |
| 学位专业 | 气象学 |
| 中文摘要 | 探索新的控制兰州市城区大气质量的方法和措施的工作仍在进行中，减轻空气污染，提高空气质量，对于兰州市民来说具有重要的现实意义。本文主要利用边界层的试验数据检验了RAMS模式在山谷城市的模拟性能，在此基础上对兰州市局地风场进行了数值模拟，然后尝试在兰州山谷东部地区造一座人工湖，利用数值模拟的方法，改变地面下垫面特征类型，分析其对兰州地区大气边界层特征有何影响。具体内容如下： （1）利用2005年冬季皋兰山绿化区的观测数据，分别从近地面温度、风向、风速、相对湿度和地表能量等几个方面检验了RAMS模式在山谷城市兰州的模拟性能。模式能够很好的模拟山谷城市近地面气温和相对湿度的日变化特征，对气温和相对湿度的日变化趋势，峰值和峰值出现的时间模拟较好。模式对白天时段模拟的净辐射与实际观测值很接近。感热通量和潜热通量模拟值和观测值的趋势基本一致。总的来说，RAMS模式在山谷城市复杂下垫面是适用的，从整个试验段近地面温度和风速来看，模式的模拟的标准差大于模拟量的平均偏差BIAS，说明模式预报的结果的偏差有一多半是由于非系统性偏差造成。 （2）利用RAMS模式，采用三重嵌套的方法，模拟研究了兰州山谷地区局地环流特征。冬季兰州市山谷夜间是辐合流场，白天是辐散流场。白天，兰州市区上空和山顶之间的山谷上空以下沉气流为主。夜间，兰州市区上空和山顶之间的山谷上空以上升气流为主，但是冬天夜间兰州市区和山谷上空有较厚的逆温层存在，抑制了气流的上升运动。在中午13：00左右，兰州市区山谷从近地面到400m高度，辐散场在逐渐减弱，到510m左右的高度转变为辐合场；皋兰山顶上空从近地面到400m高度，辐合场在逐渐减弱，最终到510m左右的高度转变为辐散场。在凌晨01：00左右，兰州市区山谷从近地面到400m高度，辐合场在逐渐增强，到400m高度达到最强，从400m到510m高度又逐渐减弱；皋兰山顶上空从近地面到220m左右的高度，辐散场在逐渐减弱，到400m左右的高度辐散场转变为辐合场，从400m到510m左右的高度，皋兰山顶的辐合场逐渐增强。 （3）在兰州市东部区域造一座人工湖，模拟了在有湖和无湖情况下冬季兰 州市山谷地区的湖泊效应和大气边界层特征。加入湖泊后，白天，湖风对山谷风没有明显影响，只对湖区及岸边附近的风场有所影响。夜间，加入湖泊后，陆风和山风相互叠加，导致兰州山谷东部地区西风风速增大。加入湖泊对周围地区气温的影响表现在夜间有增温作用。由于夜间湖泊对周围地区增温作用导致近地面空气温度升高，从而使得在靠近湖区处夜晚相应的时间段逆温强度减弱。加入湖泊后对靠近湖面的空气相对湿度减小，对靠近湖西岸陆上近地面空气相对湿度在夜间的先减小后增加。将湖泊面积增大到100km2后，可以使得湖面附近的风速增大；与70km2的湖面相比，从湖的西岸到离湖西岸25km的近地面气温，在白天12：00-00：00的时段，基本上都是升高的。而从00：00-12：00的时段，近地面气温都是减小的；与70km2的湖面相比，从夜间00：00到早上10：00左右，近地面16m高度的空气相对湿度几乎都是增大的。从湖面中心上度到400m高度上，相对湿度增大，从400m到800m的高度上，相对湿度是减小的。 （4）夏季，在兰州山谷地区东部，加入70km2的湖泊（F21）后，对夜间的风场影响范围较大，对白天的风场影响较小。将湖泊的面积增大到100km2后，对风场的影响主要是在湖区及附近的岸边；加入70km2湖泊（F21）后，湖面上16m高度处气温白天和夜间都是增加的。夜间从湖的西岸到103.8。E在山谷城市地区（沿36.07。N）近地面气温都是增加的。在白天，城市的温度降低。从103.8。E往西，白天和晚上的温度都是降低的。将湖泊的面积增大到100km2后，湖心的温度主要以升高为主；加入70km2湖泊（F21）后，沿着湖西岸往西延伸到103.75。E，在凌晨的时候空气相对湿度是减小的，但是总体来说，空气相对湿度变化的幅度很小。将湖泊的面积增大到100km2后，对湖区的相对湿度影响较大；加入70km2湖泊（F21）后，对山谷地区的潜热通量影响较大。不同的时刻有不同的影响；加入70km2湖泊（F21）后，在湖区和山谷对感热通量都有影响，不同时刻影响情况不同。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 83 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21871]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李江林. 山谷城市湖泊效应的数值模拟[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2009. |
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