海岸带微气候的动力学特征研究

论文摘要

海岸带是人类生产和生活的重要场所,对海岸带微气候动力学特征的研究是深入认识海岸带自然环境的需要,也为海岸带的开发利用和可持续发展提供决策依据。由于下垫面物理特征复杂多样,以及大尺度背景场等因素的影响,海岸带微气候的许多动力学过程及其机理尚未被清晰的认识。本论文建立了海岸带微气候系统的概念,采用数值计算的方法研究了不同条件下海岸带微气候的动力学特征并对各要素之间的相互作用规律进行机理性分析,为进一步深入研究海岸带环境奠定了基础。针对海岸带微气候这一陆海气三者耦合的系统,采用完全可压缩的三维非静力平衡中尺度模式MM5进行数值模拟,并对其预处理模块进行修改使之适应理想条件下小尺度微气候的研究需要。论文以海陆风环流这一典型的海岸带微气候现象为切入点,研究了平直海岸环流的发展过程和结构,得到了合理的结果。沿岸地形形态是海岸带重要的自然属性。论文以矩形海湾和半岛岸线代表不同的海岸线的曲折特性,应用MM5进行理想条件下的计算,得到了两种典型岸线形态下海岸带微气候的变化过程;通过对比分析,得出了岸线凹凸特性及湾岛尺度对微气候的影响规律。沿岸地形被概化为与海岸线平行的倾斜坡面,通过将计算结果与无地形的情况进行比较,明确了斜坡地形影响海岸带微气候要素的动力和热力机制,并且在此基础上进一步研究了斜坡地形的位置和坡度等对海岸带微气候特征的影响。海岸带的开发利用潜力是其重要的社会属性。论文概化了沿岸开发利用对下垫面性质的影响,探讨了不同的开发方式对海岸带微气候的影响。选择建议的江苏沿岸大规模滩涂开发计划,分析了滩涂围垦方案的实施对微气候的影响。结果表明,江苏沿岸滩涂开发将使下垫面净辐射和蒸散发增强,从而减小感热通量,促进近地面气温下降、气压和湿度升高,削弱近岸的海陆风环流。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 海岸带微气候系统
• 1.2.1 海岸带气候环境特征
• 1.2.2 海岸带微气候系统的定义
• 1.3 相关研究的国内外现状
• 1.3.1 跨学科领域微气候研究的进展
• 1.3.2 与海岸带微气候相关的研究进展
• 1.3.3 中小尺度数值气象模式
• 1.4 本论文的研究内容
• 第2章 理想条件下海陆风的数值模拟
• 2.1 引言
• 2.2 中尺度大气模式MM5 的功能和原理
• 2.2.1 模式结构
• 2.2.2 模式的控制方程
• 2.2.3 空间网格和有限差分格式
• 2.2.4 时间积分方法
• 2.2.5 陆面温度过程
• 2.3 MM5 在理想条件下的应用
• 2.3.1 模式修改的思路
• 2.3.2 计算条件
• 2.3.3 结果验证及讨论
• 2.4 本章小结
• 第3章 岸线变化对海岸带微气候的影响
• 3.1 引言
• 3.2 物理模型及计算条件
• 3.2.1 岸线形态的概化
• 3.2.2 计算条件
• 3.3 岸线凹凸特性对海岸带微气候的影响
• 3.3.1 对近地面气压的影响
• 3.3.2 对近岸风场的影响
• 3.3.3 对下垫面热通量的影响
• 3.4 湾岛尺度对海岸带微气候的影响
• 3.4.1 海湾尺度的影响
• 3.4.2 半岛尺度的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 沿岸地形对海岸带微气候的影响
• 4.1 引言
• 4.2 物理模型及计算条件
• 4.2.1 沿岸地形的概化
• 4.2.2 计算条件
• 4.3 地形对海岸带微气候的影响
• 4.3.1 计算结果
• 4.3.2 斜坡地形的影响
• 4.3.3 斜坡位置的影响
• 4.3.4 斜坡坡度的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 海岸带开发对微气候的影响
• 5.1 引言
• 5.2 物理模型及计算条件
• 5.2.1 我国海岸带开发利用形式的概化
• 5.2.2 计算条件
• 5.3 海岸带开发形式对微气候的影响
• 5.3.1 农业开发的影响
• 5.3.2 工业开发的影响
• 5.4 江苏沿岸滩涂开发对微气候的影响
• 5.4.1 计算条件
• 5.4.2 结果分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果