北京325m气象塔观测资料的统计分析

论文题目: 北京325m气象塔观测资料的统计分析

论文类型: 硕士论文

论文专业: 大气物理学与大气环境

作者: 彭珍

导师: 胡非

关键词: 城市边界层,城市冠层,沙尘暴,湍流,阵风

文献来源: 中国科学院研究生院（大气物理研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 近二十年来,北京城市规模迅速扩大,北三环和四环间的地区已由当年草木葱翠的城郊变成如今喧嚣繁华的街区。其中原为观测城郊边界层结构而设计的北京325m气象塔现已完全处于高度复杂的城市非均匀下垫面的包围中,因此该气象塔已成为研究城市边界层的极佳的观测平台。本文利用该气象塔1994~2003年夏季以及2002年全年平均场观测资料,在资料整编的基础上,对北京城市边界层结构进行研究,内容包括: 首先利用1994 ~2003年气象塔夏季风速资料,分析了北京城市化进程对边界层风场结构的影响。结果表明:(1)在受下垫面影响最为剧烈的近地层,风向逐年趋于紊乱,如今气象塔周围近地面流场具备了典型城市粗糙下垫面的流场特征。(2)近地层夏季平均风速呈现非常明显的逐年递减的趋势,而且越靠近地面,平均风速逐年递减的趋势也越为显著,这种趋势直到47m左右才不明显,说明现今气象塔47m以下的观测资料反映的是城市冠层的流场特征,城市冠层厚度大约达到了47m。(3)阵风没有逐年降低的趋势,说明城市冠层的抬升对阵风的影响并不显著。其次利用2002年全年的平均场资料,针对北京城市边界层结构的季节变化进行研究。结果表明:(1)北京80m以上的边界层,冬季盛行西北气流,夏季盛行西南气流; 而城市冠层以下风向分布没有规律性。(2)在100m以上的边界层内,风速的月平均日变化显著,并且各月份的差异也比较大; 而城市冠层47m以下风速的月平均日变化为典型的正弦半波结构,各月份的差异较小。(3)温度月平均日变化的季节差异较小,其中1月和8月傍晚存在多层逆温结构,而4月和10月等温线比较光滑,逆温结构不明显。最后还分析了2002年3月18日~22日沙尘暴期间的边界层结构和湍流输送特征,结果表明:(1)沙尘暴爆发前期大气边界层上部出现强逆温; 随着沙尘暴的爆发,温度持续降低,平均风速和平均湍流速度急剧加大,而阵风指数和湍流强度迅速减小。(2)沙尘暴期间,280m上为系统性上升气流,而47m和120m则为系统性的下沉气流; 47m高度上动量输送整体是上传的,而120m与280m上动量的净输送较小; 对于热量输送,整体是向上传送的。

论文目录:

第一章 绪论

1.1 城市边界层研究现状

1.2 城市边界层的外场试验研究概况

1.3 本文研究工作

本章参考文献

第二章 北京325m 气象塔资料整编

2.1 北京325m 气象塔及其周边环境简介

2.2 气象塔资料质量控制

2.2.1 资料质量存在问题

2.2.2 解决方法

2.3 气象塔资料平均

2.3.1 风速的矢量平均

2.3.2 风速按照标量平均,风向采用“最高频率风向法”

2.3.3 两种平均方式的比较

2.4 气象塔资料整编及其显示平台

本章参考文献

第三章 北京城市化进程对边界层风场结构的影响

3.1 城市边界层气候学研究简介

3.2 北京10 年的流场分析

3.3 北京10 年的平均风速的变化趋势

3.4 风况曲线

3.4.1 1994 年和1997 年

3.4.2 1998-2000 年

3.4.3 2001-2003 年

3.5 阵风分布

3.6 本章小结

本章参考文献

第四章 北京城市边界层结构的季节变化

4.1 北京城市边界层风向的季节变化

4.2 北京城市边界层风速的季节变化

4.3 北京城市边界层温度的季节变化

4.4 北京城市边界层典型的风、温、湿廓线的分析

4.4.1 冬季(1 月22 日-1 月26 日)

4.4.2 春季(4 月10 日-4 月14 日)

4.4.3 夏季(8 月12 日-8 月16 日)

4.4.4 秋季(10 月7 日-10 月11 日)

4.5 本章小结

本章参考文献

第五章 强天气形势下的北京城市边界层特征

5.1 沙尘暴研究概况

5.2 2002 年3 月20 日沙尘暴的发展过程概述

5.3 沙尘暴过境前后地面气象要素变化概况

5.4 沙尘暴过境前后大气边界层特征

5.5 沙尘暴过境前后的湍流输送特征

5.6 本章小结

本章参考文献

第六章 结论和工作展望

6.1 本文内容总结

6.1.1 资料质量控制及其整编

6.1.2 北京城市化进程对边界层风场结构的影响

6.1.3 北京城市边界层结构的季节变化

6.1.4 沙尘暴期间边界层结构特征和湍流输送特征

6.2 展望

附录:风温湿廓线

发布时间: 2006-05-16

参考文献

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• [4].塔克拉玛干沙漠区域性与局地性沙尘暴微气象特征研究[D]. 马建勇.新疆师范大学2016
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• [9].北京大气环境特征与大气污染研究[D]. 张志刚.南京气象学院2003
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