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加密探空与地面自动气象站资料同化对北京地区边界层数值模拟改善研究
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作者 吴义凯 王成刚 苗世光 《气象》 北大核心 2025年第1期30-42,共13页
利用2016年8月28日至9月2日在北京市宝联、朝阳、大兴站获得的逐3 h加密探空资料与逐1 h的地面自动气象站资料,基于WRF模式与WRFDA三维变分同化系统,分别进行仅同化加密探空资料(S-DA)、仅同化地面自动气象站资料(A-DA)以及同时同化以... 利用2016年8月28日至9月2日在北京市宝联、朝阳、大兴站获得的逐3 h加密探空资料与逐1 h的地面自动气象站资料,基于WRF模式与WRFDA三维变分同化系统,分别进行仅同化加密探空资料(S-DA)、仅同化地面自动气象站资料(A-DA)以及同时同化以上两种资料(M-DA)的同化试验,研究三组资料同化方案对北京地区边界层数值模拟的改善影响。结果表明:垂直方向上,加密探空资料对于改善模拟结果起核心作用,可使边界层范围内温度、相对湿度、风速的均方根误差分别减少65%、61%、22%。地面自动气象站资料对垂直方向的模拟结果亦有贡献,但改善力度小、影响范围低。M-DA试验与S-DA试验结果相仿。水平方向上,地面自动气象站资料的改善作用主要体现在影响范围广,加密探空资料改善力度较强,然而影响范围小。M-DA试验综合两种资料的优势,可使模拟结果更接近观测结果。同化时效性方面,同化试验对边界层内热力状态的改善影响时间较长,对湿度状态与动力结构的改善影响时间较短,其中M-DA试验对热力状态的改善影响最多可延长至预报6 h,对湿度与动力结构的改善影响最多可延长至预报3 h。综上,同时同化加密探空与地面自动气象站资料要比单独同化任一资料的效果更好,两种资料在同化后可以相互补充各自的不足,能较强地改善模式的初始场,从而在一定程度上提高边界层模拟结果的准确度。 展开更多
关键词 资料同化 大气边界层数值模拟 加密探空资料 地面自动气象站资料
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城市化对北京单次极端高温过程影响的数值模拟研究 被引量:5
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作者 张雷 任国玉 +5 位作者 苗世光 张爱英 孟凡超 朱士超 任玉玉 索南看卓 《大气科学》 CSCD 北大核心 2020年第5期1093-1108,共16页
城市化对高温热浪的频次和强度具有重要影响,但目前对于城市化影响高温热浪过程的机理了解还不充分。本文利用WRF模式,对2010年7月2~6日(北京时)北京一次高温过程进行了模拟,分析了城市化对此次高温过程的影响机理。采用优化后的WRF模式... 城市化对高温热浪的频次和强度具有重要影响,但目前对于城市化影响高温热浪过程的机理了解还不充分。本文利用WRF模式,对2010年7月2~6日(北京时)北京一次高温过程进行了模拟,分析了城市化对此次高温过程的影响机理。采用优化后的WRF模式,能够模拟出北京连续5日高温的特征和城市热岛强度的变化。城市下垫面的不透水性决定了城区2 m高度处相对湿度低于乡村,削弱了城区通过潜热调节城市气温的能力。日落后,城市感热通量下降缓慢,城区降温速率小于乡村,夜间边界层稳定、高度低,风速小,抑制了城乡之间能量的传输,形成了夜间强的城市热岛强度,造成夜间城市气温明显高于乡村。日出后城乡地面感热通量、潜热通量迅速上升,边界层稳定性下降。午后,城市下垫面分别为地表感热通量和潜热通量的高、低值中心,通过潜热调节气温的能力被削弱;边界层稳定性降低,有利于能量的垂直扩散;此时,城市热岛强度小于夜间。因此,北京城市下垫面形成了明显的城市热岛效应,加重了城区极端高温事件的强度。此外,在这次高温热浪期间,中国东部大部分地区受到大陆暖高压控制,晴空少云,西北气流越山后形成焚风效应,是北京地区高温热浪形成的天气背景。 展开更多
关键词 极端高温 城市热岛 数值模拟 WRF(Weather Research and Forecasting) 北京
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城市气象研究进展 被引量:28
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作者 苗世光 蒋维楣 +7 位作者 梁萍 刘红年 王雪梅 谈建国 张宁 李炬 杜吴鹏 裴琳 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期477-499,共23页
中国数十年来在城市气象研究这一新兴学科领域开展了大量研究并获得了多方面的丰硕成果。文中从城市气象观测网与观测试验、城市气象多尺度模式、城市气象与大气环境相互影响、城市化对天气气候的影响等4个方面论述了城市气象的主要研... 中国数十年来在城市气象研究这一新兴学科领域开展了大量研究并获得了多方面的丰硕成果。文中从城市气象观测网与观测试验、城市气象多尺度模式、城市气象与大气环境相互影响、城市化对天气气候的影响等4个方面论述了城市气象的主要研究进展:中国各大城市已建立或正在完善具有多平台、多变量、多尺度、多重链接、多功能等特点的城市气象综合观测网;北京、南京、上海等地开展了大型城市气象观测科学试验,被世界气象组织列入研究示范项目;成功开展了风洞实验、缩尺度外场实验研究;建立了多尺度城市气象和空气质量预报数值模式,并应用于业务;在城市热岛效应、城市对降水影响、城市气象与城市规划、城市化对区域气候及空气质量的影响、城市气象与大气环境相互作用等研究领域取得长足进展。最后指出,未来需要重点从新观测技术及观测资料同化应用、城市系统模式研究、城市化对天气气候的影响机理、城市化对大气环境和人体健康的影响、城市水文气象气候与环境综合服务等方面开展科学研究与应用,为中国城市化、生态文明建设、防灾减灾和应对气候变化等国家需求提供科技支撑。 展开更多
关键词 城市化 城市天气 城市气候 综合观测网 外场观测试验 多尺度数值模式 大气环境
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北京城市化对一次降雪过程影响的数值模拟研究 被引量:8
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作者 郭良辰 付丹红 +1 位作者 王咏薇 苗世光 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期835-848,共14页
利用中尺度数值预报(Weather Research and Forecast,WRF)模式,针对2018年3月17日05—17时(北京时)北京地区的一次降雪过程模拟分析了城市化对降雪的主要影响机制。结果表明,城市化使得北京五环以内降雪量减少,降雨量增加,这主要是由于... 利用中尺度数值预报(Weather Research and Forecast,WRF)模式,针对2018年3月17日05—17时(北京时)北京地区的一次降雪过程模拟分析了城市化对降雪的主要影响机制。结果表明,城市化使得北京五环以内降雪量减少,降雨量增加,这主要是由于城市化低层增温效应加强了雪的融化过程,产生混合型降水,距离市中心越近越容易发生混合型降水。城市化对降雪的总降水量和降水的时、空分布也存在一定的影响。降水初期,城市化造成的“城市干热岛”效应不利于水汽的水平和垂直输送,不利于云的形成,地面总降水量减小。随着降水过程的发展,部分冰相粒子融化,使近地面水汽增多,“城市热岛效应”的热力抬升作用有利于水汽的垂直输送和云的发展,部分云滴或水汽抬升进入云中,增强冷云过程,使雪和霰粒子含量增大,地面总降水量增加。城市化产生的“城市效应”对低层大气温度和云微物理过程产生影响,而云微物理过程的非绝热过程反过来又影响低层大气温度和大气层结,影响能量和水汽输送,进而对云和地面降水产生影响。 展开更多
关键词 降雪 城市化 降水类型 中尺度数值预报模式(WRF)
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北京地区边界层低空急流的观测研究
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作者 何松蔚 王成刚 +1 位作者 严家德 李炬 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期822-833,共12页
利用2016—2017年北京常规探空资料与2016年8月28日—9月2日多点同步加密探空资料,探讨了北京地区边界层低空急流与气象要素的相互关系,以及城市下垫面对急流的影响,并简要分析了急流的形成机制。结果显示:(1)秋冬季急流表现为发生频率... 利用2016—2017年北京常规探空资料与2016年8月28日—9月2日多点同步加密探空资料,探讨了北京地区边界层低空急流与气象要素的相互关系,以及城市下垫面对急流的影响,并简要分析了急流的形成机制。结果显示:(1)秋冬季急流表现为发生频率高、急流轴高,强度强,急流风向以偏北风为主;春夏季急流发生频率较低,急流轴低,强度弱,急流风向以偏南风为主。(2)急流与大气边界层垂直结构有密切关系。急流发生时多伴有悬空逆温的出现。悬空逆温高度和急流上方最小风速高度、风向转变高度有较好一致性关系。(3)边界层低空急流的生消与位温的日变化过程基本一致,惯性振荡是北京地区夜间晴好天气条件下急流形成的主要机制。(4)边界层低空急流受下垫面热力差异影响在城、郊有不同的表现特征。城市急流具有显著的突发性和不连续性,维持时间短,发生频率低。郊区急流则发生频率高,维持时间长。典型急流过程中,城市与郊区相比,急流轴高150 m,急流风速小1.6 m·s^(-1)。 展开更多
关键词 边界层低空急流 季节特征 悬空逆温 日变化特征 城郊差异
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北京城市通风廊道研究Ⅰ:环境效应模拟 被引量:8
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作者 郑祚芳 雷小燕 高华 《地理科学》 CSSCI CSCD 北大核心 2022年第4期631-639,共9页
采用耦合城市冠层模式UCM的中尺度气象模式WRF,利用北京市高分辨率地表类型、城市建筑及通风廊道规划方案等资料,针对2019年冬季和夏季各开展了为期1个月的百米尺度高分辨率敏感性模拟试验,并应用自动气象站网观测数据进行了验证。模拟... 采用耦合城市冠层模式UCM的中尺度气象模式WRF,利用北京市高分辨率地表类型、城市建筑及通风廊道规划方案等资料,针对2019年冬季和夏季各开展了为期1个月的百米尺度高分辨率敏感性模拟试验,并应用自动气象站网观测数据进行了验证。模拟试验结果表明:引入通风廊道后气象要素差异不仅限于廊道区,而是在整个研究区域都有体现。模拟的地面风速明显增大,热岛强度减弱,风的平流效应导致热岛范围发生偏移。引入廊道后北京城区月平均气温下降了0.14~0.17℃,平均风速及相对湿度分别增加了0.32~0.36 m/s和2.02%~3.37%。表明通风廊道对于改善城市密集区的风热环境,提高气候舒适性是有效的,背景风速越大,通风廊道的缓解效应越明显。气象要素差异的日变化分布显示,通风廊道对白天气象要素的影响要大于夜间。进一步分析显示,通风廊道对局地气象要素的影响主要来自于风速增大的平流效应及下垫面湍流通量改善两方面的贡献。 展开更多
关键词 通风廊道 环境效应 数值模拟 北京
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2022年北京冬奥会山地气象观测系统建设与应用
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作者 秦彦硕 宋巧云 +10 位作者 梁丰 范雪波 常晨 李林 陈婧 韦涛 崔炜 张治国 张鹏 程志刚 陈羿辰 《气象科技进展》 2024年第3期68-75,共8页
为满足2022年北京冬奥会高山滑雪等山地赛事对气象观测高时空精度和高稳定性的要求,北京市气象局组织建立了覆盖延庆赛区的三维、秒级、多要素、靶向协同冬奥气象观测系统,开展了适应山地赛场条件的观测设备技术改造,制定了冬奥气象数... 为满足2022年北京冬奥会高山滑雪等山地赛事对气象观测高时空精度和高稳定性的要求,北京市气象局组织建立了覆盖延庆赛区的三维、秒级、多要素、靶向协同冬奥气象观测系统,开展了适应山地赛场条件的观测设备技术改造,制定了冬奥气象数据格式规范、质量控制流程和应急备份措施,开发了赛事专用天气实况产品等一系列山地气象观测系统建设和应用技术研发工作,有效支撑了冬奥气象保障圆满成功,也为山地赛事气象观测业务技术提供了经验。 展开更多
关键词 气象观测 北京市气象局 天气实况 设备技术改造 高山滑雪 格式规范 气象保障 气象数据
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城市气象研究国际前沿动态综述 被引量:5
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作者 于淼 窦晶晶 +2 位作者 苗世光 楚艳丽 孙丹 《气象科技进展》 2019年第1期16-22,共7页
通过梳理2018年8月在美国纽约举行的第十届城市气候国际会议主要研究成果,分类汇总了城市气象研究的最新国际进展与发展趋势,包括城市气候过程、城市环境下气候变化适应与应对、气候条件下城市规划和管理、最新城市气象探测技术、城市... 通过梳理2018年8月在美国纽约举行的第十届城市气候国际会议主要研究成果,分类汇总了城市气象研究的最新国际进展与发展趋势,包括城市气候过程、城市环境下气候变化适应与应对、气候条件下城市规划和管理、最新城市气象探测技术、城市环境数值模拟、大城市气候、城市遥感、城市地区极端天气等方面。在此基础上,根据我国城市化发展特性,探讨了我国城市气象研究的未来发展方向。 展开更多
关键词 城市气候 城市环境 国际城市气候会议 国际前沿
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2020年“6·26”四川冕宁暴雨降水物理过程模拟诊断研究
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作者 齐铎 崔晓鹏 +2 位作者 邹强利 姜柔伊 高华 《大气科学》 北大核心 2025年第1期211-228,共18页
利用WRF模式,借助三维降水诊断方程和降水效率定义,针对2020年6月26日四川冕宁一次突发性暴雨过程开展高分辨率数值模拟诊断研究,从不同强度降水的垂直动力结构、水凝物分布及各种宏微观过程对降水的贡献等角度进行对比分析,进一步揭示... 利用WRF模式,借助三维降水诊断方程和降水效率定义,针对2020年6月26日四川冕宁一次突发性暴雨过程开展高分辨率数值模拟诊断研究,从不同强度降水的垂直动力结构、水凝物分布及各种宏微观过程对降水的贡献等角度进行对比分析,进一步揭示复杂地形区强降水过程中与水物质(水汽和各种水凝物)相关的宏微观特征。结果表明,此次冕宁暴雨过程可分为两个阶段:第一阶段(6月26日18:00~22:00;北京时,下同),强降水区上升运动强度最大,在水汽辐合达最强的同时,促使较弱降水区的液相水凝物向强降水区辐合,强降水区收集的丰富液相水凝物一部分转化为冰相水凝物供应云系增长(此时>35 dBZ的对流性回波伸展高度最高),另一部分转化为强降水降至地面,造成第一阶段的强降水发生;第二阶段(26日23:00至27日01:00),强降水区的局地上升运动有所减弱,导致强降水区液相水凝物辐合减弱,但仍保持强烈的水汽辐合,上升运动极值中心有所降低,有助于云、雨滴碰并和水汽凝结等过程发生,上升运动呈现双极值分布,回波强度在垂直方向表现为强—弱—强的结构,高层云中的冰相粒子对低层云系具有一定播撒效应,有助于液相水凝物高效转化为强降水。不同降水强度间的降水效率差异显著,变化范围为5%~70%,越大的降水效率对应越强的地面降水。 展开更多
关键词 四川暴雨 高分辨率数值模拟 三维降水诊断方程 降水效率
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基于瓦片分区的雷达动态定量降水估测方法研究
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作者 李佳慧 马建立 +1 位作者 陈明轩 史朝 《高原气象》 北大核心 2025年第1期122-133,共12页
雷达定量降水估测(QPE)考虑雨滴谱的时空变异性,是提高QPE的有效途径。雷达采用Z-R关系开展降水估测时,雨滴谱的差异,主要表现为Z-R关系式不同;利用瓦片分区方法,将降水估测区域进行瓦片分区,每个瓦片内利用雷达和自动站数据动态拟合Z-... 雷达定量降水估测(QPE)考虑雨滴谱的时空变异性,是提高QPE的有效途径。雷达采用Z-R关系开展降水估测时,雨滴谱的差异,主要表现为Z-R关系式不同;利用瓦片分区方法,将降水估测区域进行瓦片分区,每个瓦片内利用雷达和自动站数据动态拟合Z-R关系式开展QPE。文中利用六次天气过程对瓦片分区降水估测方法进行评估,从QPE各项评价指标看,误差较传统的固定Z-R关系法和全域动态Z-R关系法,有很好的提升,降水估测结果与强降水中心基本一致,各项误差指标均最小;结果表明瓦片分区降水估测方法是提升雷达QPE的有效方式。 展开更多
关键词 降水估测 雷达组网 分区拟合
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北京冬季城市人为水汽排放的定量估算研究
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作者 徐一平 苗世光 +1 位作者 赵德龙 丁德平 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2021年第4期461-470,共10页
在北京城市气象环境的数值模拟中,人为热的设置是一个难点。人为热包括感热和潜热,人为潜热可以通过计算人为水汽排放获得。本文利用飞机观测资料对北京冬季人为水汽排放进行了定量估算。研究发现,在北京城区下风方向观测到相对周边区... 在北京城市气象环境的数值模拟中,人为热的设置是一个难点。人为热包括感热和潜热,人为潜热可以通过计算人为水汽排放获得。本文利用飞机观测资料对北京冬季人为水汽排放进行了定量估算。研究发现,在北京城区下风方向观测到相对周边区域更高的水汽摩尔分数,当观测到城市水汽过量信号时,水汽排放率的估计值在58~9539 kg/s,占城市大气边界层水汽总平流(背景+城市过量)的0.64%到13.12%。城市过量水汽排放的主要来源是天然气燃烧、水冷空调系统、城市交通等人为水汽的排放,中心城区和周边区域融雪率和蒸发率的差异可能也会有一定的贡献,但所占比例较小。 展开更多
关键词 北京 冬季 人为水汽排放 定量估算
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服务于新型能源体系建设的气象服务保障体系构建思考
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作者 朱永昶 张小锋 +5 位作者 陈正洪 叶冬 谭娟 秦勇 柳昭辉 许智棋 《南方能源建设》 2025年第1期58-64,共7页
[目的]新型能源体系是以清洁低碳为核心目标的能源体系,国家新型能源体系构建是实现“双碳”目标的重要举措。天气气候因素及气象灾害等对电网稳定、安全运行影响巨大,需要针对国家新型能源体系建设新需求,构建高质量气象服务保障体系。... [目的]新型能源体系是以清洁低碳为核心目标的能源体系,国家新型能源体系构建是实现“双碳”目标的重要举措。天气气候因素及气象灾害等对电网稳定、安全运行影响巨大,需要针对国家新型能源体系建设新需求,构建高质量气象服务保障体系。[方法]文章通过文献调研、政策调研和专家咨询等方法,在对国家新型能源体系相关政策措施进行分析的基础上,对照国内能源气象服务业务现状、研判未来发展方向,提出新型能源体系建设的气象服务保障体系发展思路,并研提相关建议。[结果]研究表明,中国气象局各级业务单位在风光发电、水电、核电,及输电通道、能源消纳等方面均较好开展了能源气象服务。国家新型能源体系建设对气象服务保障提出了面向清洁能源基地建设整体优化气象服务保障布局,强化发电功率预报以及气候预测等服务精准度,针对新能源基础设施建设、发电、储能、输电、消纳等各场景开展气象服务保障等新要求。[结论]对标国家新型能源体系建设要求,文章从优化能源气象业务服务布局,提升服务保障能力,强化技术人才、合作机制保障支撑等方面,对更好发挥气象部门在国家新型能源体系建设中的服务保障作用提出了对策建议。 展开更多
关键词 气象 新型能源体系 碳达峰 碳中和 气象服务保障
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北京延庆山区降雪云物理特征的垂直观测和数值模拟研究 被引量:25
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作者 黄钰 郭学良 +4 位作者 毕凯 周嵬 贾星灿 陈云波 马新成 《大气科学》 CSCD 北大核心 2020年第2期356-370,共15页
基于风廓线雷达、云雷达、粒子谱仪、微波辐射计和自动站等垂直观测设备,结合中尺度数值模式WRF对2017年3月23~24日北京延庆海坨山地区的一次降雪过程进行了观测和数值模拟研究。研究结果表明:垂直探测仪器结合中尺度数值模式可以获得... 基于风廓线雷达、云雷达、粒子谱仪、微波辐射计和自动站等垂直观测设备,结合中尺度数值模式WRF对2017年3月23~24日北京延庆海坨山地区的一次降雪过程进行了观测和数值模拟研究。研究结果表明:垂直探测仪器结合中尺度数值模式可以获得降雪的宏观结构和微物理信息,有助于对降雪的深入研究。此次降雪过程由中高层西南及偏南暖湿气流与低层东南偏冷空气交汇造成动力和水汽辐合抬升形成,4~5 km高度处的风切变有利于降雪的增强。上升气流有助于水汽的输送、冰雪转化以及雪晶凝华、聚合,冰晶数浓度中心对应着上升运动顶部。然而此次降雪云系低层过冷云水含量不足,降雪回波<20 dBZ,回波顶高<7 km,雪花垂直下落速度<2 m s-1,地面降水量大值与低层强回波区对应。降雪粒子谱分布范围较窄,以直径1 mm左右的小粒子为主,相态主要为干雪,基本不存在混合相态。 展开更多
关键词 北京延庆山区 冬季降雪 垂直综合观测 WRF模式
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北京市三维景观格局的局地气象环境影响初探 被引量:5
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作者 栾庆祖 李波 +2 位作者 叶彩华 张新时 张英 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期514-522,共9页
探明城市三维景观格局对气象条件影响的规律性,可为城市规划与可持续发展提供科学依据与决策支持。以北京为例,利用北京市2011年大比例尺测绘数据,构建能够在小区尺度上表达景观结构及空间特征、同时可以在一定程度上反映出局地能量、... 探明城市三维景观格局对气象条件影响的规律性,可为城市规划与可持续发展提供科学依据与决策支持。以北京为例,利用北京市2011年大比例尺测绘数据,构建能够在小区尺度上表达景观结构及空间特征、同时可以在一定程度上反映出局地能量、辐射或动力学差异的三维景观格局指数;利用北京市2011年区域自动气象站观测数据,通过在不同空间尺度上开展三维景观格局指数与温度、湿度和风速3个表征局地气象条件的主要因子的相关性分析,研究城市三维景观格局对局地气象条件的影响。结果显示:在500、1 000和2 000 m范围内,景观容积密度(LVD)、景观高度密度(LHD)和天空开阔度(SVF)指数与区域大气环境温度和风速均显著相关;在1 000 m和2 000 m范围内,景观容积密度(LVD)、景观高度密度(LHD)和景观起伏度(LHR)与区域大气环境湿度显著相关。北京城市三维景观格局对大气环境的影响效应非常显著。城市三维空间密度(LVD)越大、高度密度(LHD)越大、景观起伏度(LHR)越大的地方,区域温度越高、湿度越低、风速越低;天空开阔度越低的地方,区域温度越高、风速越低。利用三维景观格局指数评估景观格局对区域气象环境的影响具有可行性,但要注意景观格局指数在空间尺度上的适用性。同时,本文构建的三维景观格局指数可作为地表统计参数来量化表达地表非均匀性特征,为大气数值模式中地表参数化方案提供了一种有效选择。 展开更多
关键词 景观格局 三维 景观指数 气象 北京
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北京冬季疫情期间空气质量及气象影响分析 被引量:14
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作者 尹晓梅 李梓铭 +7 位作者 乔林 刘湘雪 郭恒 吴进 朱晓婉 邱雨露 王继康 张小曳 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1985-1994,共10页
针对北京地区2020年冬季疫情防控期(1月24至2月29)的空气质量及两次持续性重污染过程进行分析,探究了该时段的大气污染特征及其气象影响.与过去5a同期相比,2020年疫情防控期间北京冷空气强度偏弱,活动频次偏少50%,气温偏高0.73℃,风速... 针对北京地区2020年冬季疫情防控期(1月24至2月29)的空气质量及两次持续性重污染过程进行分析,探究了该时段的大气污染特征及其气象影响.与过去5a同期相比,2020年疫情防控期间北京冷空气强度偏弱,活动频次偏少50%,气温偏高0.73℃,风速和混合层高度偏低17.8%和32.5%,相对湿度和露点温度增加60.9%和48.1%,偏北风频率减少7.5%,而偏南风和偏东风频率均增大6.0%;气象条件较历史同期明显转差;虽然降水量偏多,但整体降水强度弱、时次集中,因而颗粒物的整体清除作用有限.两次重污染过程(1月24~29日和2月8~13日)分别维持59和75h,两个过程累积阶段(1月24~25日和2月9~11日)均受区域输送影响较大,输送占比为70%和58%,分偏东和偏南两个通道.针对污染过程的源解析显示,本地污染贡献占比为67%和48%,可见在维持和加重阶段颗粒物的吸湿增长和二次生成占比增加.经分析,“高湿静稳”的不利气象背景下,大气垂直动力和水平辐合的叠加使PM_(2.5)和水汽在北京平原累积,将其压制在边界层内快速增长;升高的污染物也与静稳的边界层气象因子双向反馈,导致污染进一步加重.根据EMI指数计算,2020年冬季疫情防控期的气象条件约引起70.1%的PM_(2.5)浓度增加;而与过去5a同期相比,疫情防控期间排放的减少抵消了约53%的不利气象条件影响;两次污染过程与过去5a同期的9次过程相比,EMI分别偏大26.9%和19.7%,但PM_(2.5)浓度基本持平或略有降低.可见,在目前的排放基数上,即使出现特殊情况下的城市封锁,排放量的减少将削减污染浓度峰值,但仍不足以完全抵消不利气象条件的影响. 展开更多
关键词 疫情防控 北京 重污染 气象条件 污染特征 PM_(2.5)
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北京地区两条线状对流相继下山发展的边界层条件对比研究 被引量:2
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作者 纪彬 何静 +1 位作者 张迎新 周璇 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第5期643-654,共12页
利用北京地区稠密的观测资料和变分多普勒雷达分析系统(VDRAS)再分析资料,分析了2017年7月7日相继影响北京地区并造成短时强降水、大风、小冰雹等的两条线状对流活动。两条对流均生成于北京西北的河北张家口山区,且在山脚和平原地区继... 利用北京地区稠密的观测资料和变分多普勒雷达分析系统(VDRAS)再分析资料,分析了2017年7月7日相继影响北京地区并造成短时强降水、大风、小冰雹等的两条线状对流活动。两条对流均生成于北京西北的河北张家口山区,且在山脚和平原地区继续发展,但其边界层条件是不同的,第二条对流带在第一条影响后的冷垫上发展。结果表明:平原及山脚一带较好的热力、动力条件,包括高温高湿的边界层环境、低层环境风场与对流带前侧冷池出流形成的辐合,为第一条对流带在下山过程中快速组织化发展形成飑线提供了有利条件。飑线发展强盛阶段,冷池的发展与环境低层垂直风切变达到平衡,冷池前沿自地面至1.5 km高度处形成强辐合区,上升运动呈近乎垂直的形态。第二条对流带在前一条飑线形成的冷垫上继续发展,形成暖季高架对流,虽然风暴上升运动呈倾斜状且强度有所减弱,但是强回波(≥45 dBz)面积未减。一方面,第二条对流带受前一条飑线能量方面的抑制;但另一方面,两条对流带在合适的距离下,低层流场形成辐合,尤其是在第二条对流带的冷池与前一条飑线形成的冷垫靠近叠加以后低层辐合进一步加强,第二条对流带回波继续北上。本例高架对流发展的能量来源主要为边界层以上层结不稳定的大气,可能伴随在第一条飑线过境后由偏南暖湿气流带来的边界层以上对流能量重建过程。所以,在强对流短时临近预报业务中,需要综合考虑热力、动力等多重因素,而VDRAS快速更新同化的再分析资料可以提供有效参考。 展开更多
关键词 线状对流 高架对流 边界层 VDRAS 对流能量重建
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美国气象学会第20届中尺度过程会议和第28届数值预报会议概述
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作者 郑永光 陈敏 陈炯 《气象科技进展》 2024年第4期77-80,共4页
精准天气预报的核心对象是中小尺度天气。强降水和强对流天气的精准预报是世界性难题。2023年美国气象学会第20届中尺度过程会议和第28届数值预报会议关注强对流天气等中尺度过程的精细机理研究、超高分辨率数值模拟、物理过程、资料同... 精准天气预报的核心对象是中小尺度天气。强降水和强对流天气的精准预报是世界性难题。2023年美国气象学会第20届中尺度过程会议和第28届数值预报会议关注强对流天气等中尺度过程的精细机理研究、超高分辨率数值模拟、物理过程、资料同化技术、一体化模式系统等。提升该类天气的精准预报能力的科学基础是继续深入认识其物理规律和机制,核心是发展先进的精细数值天气预报模式、资料同化技术及其后处理技术等。 展开更多
关键词 美国气象学会 中小尺度天气 强对流天气 数值预报 中尺度过程 预报能力 天气预报 物理过程
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北京“623”大暴雨的强降水超级单体特征和成因研究 被引量:10
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作者 张文龙 崔晓鹏 +1 位作者 黄荣 黎慧琦 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第5期1171-1190,共20页
本文利用雷达、加密地面自动站等高时空分辨率的观测资料,结合NCEP 1°×1°再分析资料、常规观测等资料,对2011年6月23日发生在北京城区的极端强降水事件开展了细致的观测和诊断分析。结果表明,这次极端强降水事件,主要是... 本文利用雷达、加密地面自动站等高时空分辨率的观测资料,结合NCEP 1°×1°再分析资料、常规观测等资料,对2011年6月23日发生在北京城区的极端强降水事件开展了细致的观测和诊断分析。结果表明,这次极端强降水事件,主要是由向东南移动的东北—西南走向的飑线右端的强降水超级单体(High Precipitation Supercell,简称HPS)造成的,这是目前已有文献记载的中国发生纬度最高的HPS。HPS在移动方向的右后侧和右前侧均有明显的'V'型入流,这不同于已有HPS模型,表明中、低层干冷空气和低层暖湿气流特征显著。在环境条件方面,存在对流层低层逆温层,其能量存储盖作用使得雷暴具有爆发性增强的潜势,但该逆温层是在08:00~14:00(北京时,下同)的6小时内形成的,对业务预报极具挑战性。相对其他大气层结热动力参数,风暴相对螺旋度和粗理查逊数在14:00较08:00显著增大,对HPS的发生具有一定指示作用。高空偏西风急流和低层偏东风活动显著,使得北京地区的水平风垂直切变增强,形成上干下湿的对流不稳定以及次级环流圈。高空急流造成强烈的相当位温差动平流,促进对流不稳定度发展加强。结合复杂地形作用,在北京西部100 m地形高度线附近形成显著的平原暖湿空气与山地干冷空气的干湿分界线以及风场辐合线。水汽供应主要源自低层偏东风和本地水汽积累。当飑线从西北方向侵入北京并向东南方向移动时,在北部山区,由于条件不足,雷暴没有显著发展加强;然而,在西部山区,在湖面、城市热岛、低层偏东风、冷池出流共同作用下,加之其他有利的环境条件,飑线右端雷暴强烈发展加强,特别是当经过100 m地形高度线附近时发展成为HPS,进而造成石景山区模式口站的大暴雨中心。 展开更多
关键词 强降水超级单体 极端降水事件 复杂地形 高空急流 低层偏东风
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气象-气溶胶资料联合同化对秋季PM_(2.5)浓度模拟的影响研究 被引量:3
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作者 宋佳琨 陈耀登 陈丹 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期477-491,共15页
相比冬季大范围静稳条件下的污染堆积过程,秋季气象条件更加复杂和局地化,气象条件模拟不确定性给秋季气溶胶模拟带来了更大难度,且目前研究较少考虑气象-气溶胶因素在线模拟和联合同化。使用WRF/Chem模式和格点统计差值(GSI)三维变分... 相比冬季大范围静稳条件下的污染堆积过程,秋季气象条件更加复杂和局地化,气象条件模拟不确定性给秋季气溶胶模拟带来了更大难度,且目前研究较少考虑气象-气溶胶因素在线模拟和联合同化。使用WRF/Chem模式和格点统计差值(GSI)三维变分同化系统,2015年10月进行了为期1个月的气象-气溶胶资料联合同化及模拟试验,并基于此讨论了气象-气溶胶资料联合同化对秋季PM_(2.5)浓度模拟的影响。结果表明,WRF/Chem模式可以模拟出秋季污染天气过程,但对华北平原和中东部地区存在高估、西北部存在低估现象;同化地面PM_(2.5)浓度观测资料可以改进对PM_(2.5)浓度的模拟,上述两个地区的偏差均得到订正,6 h预报偏差均降低至6μg/m3以内;重点针对华北地区的分析表明,秋季PM_(2.5)污染过程与特殊气象条件(湿度升高、风场辐合、区域输送)密切相关,因此在地面PM_(2.5)观测资料同化基础上增加常规气象资料同化,能进一步提高对华北平原气象-污染过程的表达,PM_(2.5)浓度预报相关系数从0.86提高至0.89。气象-气溶胶联合资料同化能更加准确地模拟秋季气溶胶污染过程,为更好地开展污染成因和在气象预报框架下开展气象-气溶胶相互影响研究提供了基础。 展开更多
关键词 WRF/Chem 格点统计差值(GSI) PM_(2.5) 气象-气溶胶联合资料同化 气象条件 华北平原
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城市复杂下垫面对局地气温和风定量影响的观测研究 被引量:4
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作者 徐一平 郑祚芳 +1 位作者 苗世光 李林 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2023年第4期385-397,共13页
为深入探讨城市局地气温和风的定量差异,采用智能微型气象站在门头沟城区开展了为期一年的观测试验,并采用局地气候分区,分析了局地环境对近地面气温和风场的影响。结果表明:(1)白天气温受太阳辐射、建筑物遮蔽、土地利用、人为热排放... 为深入探讨城市局地气温和风的定量差异,采用智能微型气象站在门头沟城区开展了为期一年的观测试验,并采用局地气候分区,分析了局地环境对近地面气温和风场的影响。结果表明:(1)白天气温受太阳辐射、建筑物遮蔽、土地利用、人为热排放的综合影响,夜间气温主要受城市冠层特性和人为热排放(交通、生活)的影响。中层密集型地块夏季日平均气温偏高0.68℃,高层密集型地块冬季日平均偏高0.66℃(与稀疏建筑地块相比,下同)。密集树木地块的降温效应夏季(0.3℃)强于冬季(0.07℃)。水体的降温效应主要体现在夏季白天,平均偏低0.29℃;而冬季水体以增温效应为主,日平均偏高0.38℃。(2)水体地块由于粗糙度较小,夏季、冬季风速日平均分别偏高0.5 m/s和0.37 m/s;密集树木由于风屏障作用,夏季、冬季风速日平均偏低0.13 m/s和0.23 m/s;由于建筑物的阻挡作用,夏季、冬季,中层密集型地块风速日平均偏低0.54 m/s和0.48 m/s。本文揭示了城市复杂下垫面对局地气温和风的定量影响,研究表明局地气候分区可较好地反映城市街区气温和风的局地差异,为宜居城市建设提供科学基础。 展开更多
关键词 北京门头沟城区 局地 气温 社会化观测
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