北京市区秋季边界层气溶胶水平分布特征的飞机航测研究

利用2004年9月机载PMS系统在北京地区不同天气条件下的气溶胶观测资料,分析了北京市区上空不同高度气溶胶浓度的水平分布特征,并讨论其与天气条件的关系。结果表明,在北京市区南部气溶胶浓度大于北部。逆温层、风速等天气条件对气溶胶在不同高度的分布有重要影响。     

海洋大气边界层中大气气溶胶产生和发展数值模拟

建立了一个包含凝结过程、核化过程、凝并过程并可以描述粒子尺度变化的大气气溶胶模式,模拟了遥远海洋大气边界层中背景大气气溶胶的发展演变过程,计算结果表明气溶胶数浓度和ＳＯ２的大气浓度之间不是线性关系。新粒子的产生能力决定于已经存在的粒子分布和ＳＯ２浓度,已经存在的粒子减弱了新粒子的产生能力,而ＳＯ２浓度则明显地对粒子的产生有加强作用。     

近11年兰州空气污染特征及其边界层结构影响的分析

利用来自环保部门的空气污染资料,分析了近11年兰州市空气污染特征;结合气象地面和探空观测资料,分析了山谷地形条件下大气边界层结构对兰州空气污染的影响.结果是兰州近11年的空气污染有整体减轻趋势,但污染仍很严重,空气质量大多年份都达不到国家二级水平,污染物主要为可吸入颗粒物.严重污染时期集中在秋末、冬季和春季,秋冬季空气污染较稳定,主要受可高达1000 m的深厚稳定边界层影响,而春季空气污染指数标准偏差较大.11年空气污染指数的月平均次高峰出现在3月,相对以往研究提前了1个月.     

东亚高空大气气溶胶的分布及沙尘输送特征研究

利用长达20 年的SAGEⅡ(stratospheric aerosol and gas experimentⅡ) 资料, 研究了东亚地区5.0 ～15.0 km 高空气溶胶多年时空分布特征和变化趋势, 并研究了东亚沙尘活动对高空及下游的气溶胶输送。发现东亚高空气溶胶水平分布呈现上中下3 层不同的分布特征, 下层 5. 0 ～8. 5 km 高值区对应气溶胶源区青藏高原和西北沙漠地区;中层 9. 0 ～10. 0 km 高值区对应温带气旋高发的中纬度地区;上层 10. 5 ～15. 0 km 表现为低纬气溶胶含量显著高于高纬地区。高空各层气溶胶的空间分布受天气系统的影响具有明显的季节变化。近10 年来东亚高空气溶胶呈减少趋势, 平均光学厚度约下降了0. 016。另外还发现沙尘活动与 5. 0 ～11. 5 km 范围内的气溶胶显著相关, 反映沙尘活动影响的高度范围可以达到整个对流层。定义沙尘暴高空影响指数, 用来分析东亚沙尘暴对下游地区的影响, 发现随着时间推移沙尘逐渐向东移动, 在约 12 天之后可以到达大西洋。     

华北平原湿地上空气溶胶的分布特征研究

分析了衡水湖湿地上空一次飞行探测过程中的大气气溶胶的垂直分布、水平分布以及平均谱分布,并应用多阶Γ函数对不同高度的谱分布进行了拟合.分析结果为:衡水湖湖面附近气溶胶小粒子的算术平均直径平均值为0.18μm,湖面上空气溶胶的小粒子数浓度平均值为1762.17cm-3;衡水湖上空气溶胶数浓度较周边陆地小,且随着高度增加水平方向上粒子数浓度变化范围变小.同高度陆地上空气溶胶粒子算术平均直径较衡水湖湖面上空大;1500m以下同高度上陆地上空与湖面上空的粒子尺度差变化较小,其后随着高度的增加,两者上空粒子尺度之间的差异变大;细粒子谱分布在0.28μm左右处出现峰值;多阶Γ函数对气溶胶粒子谱有较好的拟合效果.     

珠江三角洲地区边界层气象特征研究

根据珠江三角洲地区9个气象台站1995-2000年地面气象资料和部分地区的探空资料,分析研究区域气候与天气背景,风、温、混合层厚度、大气稳定度等大气边界层特征.结果表明:珠江三角洲地区受季风影响显著,还受海陆风、城市热岛环流、越南岭下沉气流等的复合影响;逆温频率很高,混合层高度较低,大气层结比较稳定;复杂的下垫面对珠江三角洲地区大气边界层有重要影响.     

天津郊区夏季气溶胶谱分布特征观测研究

2009年7月11日到8月14日, 在天津市武清区对粒径在0.02~1.00 μm范围内的气溶胶粒子谱分布进行了连续观测。在对气溶胶谱分布资料进行详细统计分析和参数化的基础上, 研究了其日变化规律及其与风速、风向等气象条件的关系。在该粒径范围内, 气溶胶粒子数浓度的平均值为1.7×10⁴cm^-3, 体积浓度的平均值为59 μm³/cm³。气溶胶的数浓度和谱分布具有明显的日变化规律, 粒子数浓度在道路交通的早晚高峰期间和午后太阳辐射最强的时间段出现峰值, 这与道路上机动车的排放和光化学反应中的气?粒转化过程密切相关。局地风速和风向对气溶胶浓度有显著影响。总体而言, 粒子浓度的高值均出现在低风速条件下, 与风向没有明显的依赖关系, 这说明本地源排放是粒子的重要来源。粒子浓度随着风速增加而降低, 且在盛行南风时出现相对高值, 这说明当地受到来自南部较污染地区输送的影响。     

对流边界层水平温度场特征的水槽模拟研究

利用对流水槽模拟分析了均匀下垫面自由对流边界层的水平温度场结构特征.根据几何相似、运动相似和动力相似等要求设置初始条件和边界条件实施模拟.对流水槽的尺度为1.5 m×1.5 m×0.6 m,先加入具有一定温度层结的去离子水,然后底部加热形成对流,模拟对流边界层的发生和发展.利用快速响应的温度传感器测量温度廓线和不同高度上的温度起伏;利用准直光闪烁原理获得光学湍流场.根据温度廓线和光学湍流场的结果得到对流边界层厚度和稳定度等参数.根据不同高度的水平脉动温度,利用AR谱方法分析水平温度谱峰值频率所对应的尺度,该尺度对应于对流边界层的准二维对流热泡的水平尺度.统计分析结果表明,自由对流边界层大涡的水平尺度在边界层的下部随高度的增加而增加,约在0.65倍边界层厚度处达到最大,然后随高度的增加又逐渐减小.物理模拟与数值模拟和野外观测结果符合一致.根据对流热泡的这种特征,提出了一个自由对流边界层的热泡模型.     

经验模式分解方法在大气边界层高度提取中的应用

本文主要阐述从激光雷达测量的实验数据中提取大气边界层高度的方法,尝试了用EMD分解方法处理数据,结合二阶求导的方法,结果发现提取的大气边界层高度值与利用诊断式求得的高度值的吻合性比较理想。     

飞机测风资料在大气边界层研究中的应用

利用飞机和风廓线雷达2009年8月至2010年6月的连续观测资料, 讨论上海地区飞机测风资料在大气边界层风场研究中的适用性, 探究造成飞机资料偏差的可能原因并给出初步的修正方法。结果表明: 与风廓线雷达观测结果相比, 飞机观测得到的水平风速偏小, 这主要与仪器系统偏差有关; 在300 m高度以下, 1500 m高度以上, 以及气温低于-8℃, 风速小于1 m/s的低温小风情况下, 飞机观测得到水平风速的差异显著增大, 在这些条件下飞机对大气风场的探测具有局限性。用修正后的风速资料分析上海地区低层大气的风场结构, 得到的结果符合风场的一般变化规律。     

多尺度城市边界层数值模式系统

人为活动影响天气气候变化是当前大气科学研究的热点问题.随着城市发展,人为活动的加剧,城市非均匀下垫面大气边界层的数值研究面临更多的挑战.研究工作着眼于引入更完善的城市大气边界层物理过程,进一步发展完善南京大学的多尺度数值模式系统,以提高模式系统的模拟性能.主要研究内容包括:1)城市尺度模式中人为热及建筑物拖曳参数参数化方案的完善;2)基于参数化方案完善以及精细地理信息、地表特征参数支持下提高了城市尺度数值模式的分辨率;3)完成不同尺度边界层模式单向向下嵌套及各边界层模式与空气质量模式的单向嵌套;等等,从而建立物理机制更合理,计算过程更完善的多尺度城市边界层数值模拟系统,为天气气候研究,城市环境保护,城市发展规划以及国家安全防御等工作服务.     

兰州市城区冬半年低空风特征及其与空气污染的关系

对兰州市环境监测站和兰州市气象站冬半年５年（１９８８～１９９２年）的大气污染自动监测资料和相应的低空风观测资料作了统计分析，揭示了兰州市城区大气边界层内冬半年各月不同层次的盛行风向，平均风速及其随高度的变化规律，基本上搞清了不同方位的风频，不同层次的平均风速和污染系数分别与空气污染物浓度的关系。     

北京市秋季大气边界层结构与特征分析

利用2000年9—10月北京市西部城、郊3个站点的探空资料,分析该地区秋季边界层高度的平均变化规律,探讨边界层内温度、风向、风速的廓线性质和结构特征,了解其时空变化和差异。结果表明,北京市秋季白天边界层最大高度平均约1km,夜间稳定层高度在200～400m之间。晴朗天气里,白天城区边界层温度高于郊区,反映出城市热岛的作用,夜间热岛现象不明显。较低的边界层高度和其顶部经常维持的强稳定层(强逆位温层)阻断上下层流动的关联,有利于近地面大气维持静稳状态和该季节雾、霾天气的出现。夜间约400m以下气层的流动大体分为3种形态,即整层小风型、低空急流型和贴地风速极大型。温度层结与夜间流动结构有密切对应关系。     

具有幂律速度的边界层问题相似解的存在性

利用现代数学理论对具有幂律速度的无限延伸平板边界层问题进行了研究。通过引入适当的相似变换将原边界层方程转化为一类奇异非线性两点边界值问题，利用泛函分析中的控制收敛定理，Schauder不动点定理和近代微分方程理论中的奇异摄动理论和单调逼近技巧，给出了奇异非线性边值问题的负解的存在性和唯一性的严格证明，并给出了无量纲剪切应力和无量纲切向速度的估计公式。     

切削液形成边界润滑层动力学模型的建立

在对切削液润滑作用过程分析的基础上,建立了切削液渗透切削区毛细管形成边界润滑层的动力学模型。通过对该模型的理论分析,找出了影响切削液形成边界润滑层的动力学因素,经仿真分析,绘制了各因素对形成边界润滑层动力学过程的影响曲线,由曲线得知,切削液的吸附平衡特征时间减少,吸附特性系数、浓度及比热的增大,润滑作用增强,热导率和运动粘度增大,润滑作用降低,从而为高效切削液的选用提供了理论依据。     

城市烟雾层大气光学特性的研究

利用一次外场试验中两个不同高度上的太阳辐射观测资料,计算了城市烟雾层大气平均光学特性参数。经对比分析,与Ｍｉｅ理论计算的结构基本一致。计算所得兰州冬季城市烟雾层大气的平均吸收系数为０．１５８／ｋｍ,散射系数为０．４１０／ｋｍ,后向散射系数为０．０３５／ｋｍ。烟雾层内气溶胶和平均吸收系数为０．１３３／ｋｍ,散射系数为０．４０４／ｋｍ。,后向散射系数为０．０２８／ｋｍ,水汽吸收和瑞利散射对烟雾层内太阳     

二维离心流场叶片边界层方程

建立了简化成二维定常不可压缩流体的离心泵叶片的边界层方程,并对相关量进行了分析。强调构造边界层内速度分布函数并设法得到边界层厚度的迭代式式对求解边层动量积分方程的重要性。     

层流边界层流动数值计算的伪谱方法

通过引入身气泡的方法可减少船（或艇）在水中的摩擦阻力，作为这一问题的部分工作，对平板在自由来流情况下的层流边界层用伪谱方法进行了数值模拟，直接用伪谱矩阵方法对边界层方程进行离散计算，与经典结果相比较，本方法求解的结果精度一致，速度更快。