基于WRF模式的濟(jì)南地區(qū)大氣邊界層特征模擬研究.pdf

1、本論文利用中尺度數(shù)值模式WRF模型對(duì)濟(jì)南地區(qū)大氣邊界層的特征進(jìn)行了模擬研究。首先針對(duì)濟(jì)南地區(qū)的下墊面條件選擇合適的參數(shù)化方案,并利用觀測(cè)數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證了模式的模擬精度;然后利用WRF模式模擬研究濟(jì)南地區(qū)2010年各個(gè)季節(jié)、不同高度的邊界層特征,探索在濟(jì)南地區(qū)特定的地形條件下流場(chǎng)、溫度、混合層高度等要素的時(shí)空變化狀況,研究結(jié)果表明:
　　1、風(fēng)場(chǎng)特征
　　濟(jì)南周邊地區(qū)不同季節(jié)、不同區(qū)域各高度的流場(chǎng)表現(xiàn)出不同的特征。冬季平原地區(qū)為

2、均勻的偏北風(fēng)場(chǎng),山區(qū)周邊盛行山谷風(fēng),高空風(fēng)場(chǎng)以西北氣流為主;春季低空為偏南風(fēng)控制,隨高度增加向西偏,受西南風(fēng)控制;夏季風(fēng)場(chǎng)在低空為均勻的來(lái)自海洋偏東風(fēng)場(chǎng),高空盛行東北氣流;秋季風(fēng)場(chǎng)隨高度增加風(fēng)向向西偏轉(zhuǎn),由低空的北風(fēng)偏轉(zhuǎn)為西偏北氣流。在500m以下高度,氣流受濟(jì)南南部山區(qū)影響,流場(chǎng)復(fù)雜,山體為中心向四周輻散,且易在濟(jì)南市靠近山體地區(qū)形成輻合帶,使污染物在城區(qū)聚集。濟(jì)南地區(qū)風(fēng)速隨高度變化普遍加大,四季風(fēng)廓線遵循隨高度升高而遞增的規(guī)律。高空

3、受地形影響小,風(fēng)速進(jìn)一步加大,有利于污染物的擴(kuò)散。
　　2、溫度特征
　　濟(jì)南地區(qū)冬、春、夏、秋季在100m高度平均溫度分別為-1℃、12℃、29℃和16℃,溫度隨高度增加而降低。
　　濟(jì)南全年都有逆溫現(xiàn)象存在,早晨出現(xiàn)頻率高于夜間。主要表現(xiàn)形式為接地逆溫。2010年濟(jì)南接地逆溫出現(xiàn)頻率為36.7％,脫地逆溫出現(xiàn)頻率為26.7%,早晨逆溫出現(xiàn)頻率冬季最高,夏季最低;夜間逆溫出現(xiàn)頻率最高的為秋季,春季最低。濟(jì)南地區(qū)逆溫層

4、厚度呈現(xiàn)一定的季節(jié)特征。早晨接地逆溫厚度冬季最厚,夏季最薄,年平均厚度為304.8m,脫地逆溫厚度冬季最高為432.5m,夏季最薄為236.0m,年平均厚度為310.0m;夜間接地逆溫厚度春季最高,冬季最薄,年平均厚度為286.6m,脫地逆溫厚度冬季最高為446.3m,夏季最薄為216.6m,年平均厚度為289.4m。
　　濟(jì)南地區(qū)接地逆溫強(qiáng)度相對(duì)高于脫地逆溫強(qiáng)度。早晨接地逆溫年平均強(qiáng)度為0.92℃/100m,夜間年平均強(qiáng)度為1.

5、34℃/100m,冬季逆溫強(qiáng)度普遍高于夏季;早晨脫地逆溫年平均強(qiáng)度為0.8℃/100m,夜間年平均強(qiáng)度為0.79℃/100m。
　　3、濕度特征
　　濟(jì)南市的各季相對(duì)濕度普遍隨著高度的增加而減小,在同一高度,夏季相對(duì)濕度最大,冬季相對(duì)濕度濕度最小。在900m以下高度,相對(duì)濕度年平均值08時(shí)大于20時(shí)濕度值,900m以上高度08時(shí)與20時(shí)基本趨于相等。08時(shí)和20時(shí)平均濕度隨高度的變化率在3-1%/100m之間。
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6、、混合層高度
　　濟(jì)南地區(qū)大氣混合層高度變化呈現(xiàn)出明顯的日變化特征,下午14時(shí)厚度達(dá)到最大值,日落后混合層高度降低;混合層高度季節(jié)平均值最大的是春季(778.3m),夏季略低于春季為734.6m,冬季最低為592.8m,秋季為次低,混合層平均高度季節(jié)差異比較大。全市冬季氣溫低,其溫度層結(jié)穩(wěn)定,導(dǎo)致混合層高度較小,不利于污染物稀釋擴(kuò)散。
　　5、局地環(huán)流特征
　　熱島環(huán)流:通過(guò)對(duì)典型日的模擬,2010年1月20日02時(shí)發(fā)

7、生明顯的熱島現(xiàn)象,市中心與郊區(qū)溫差可達(dá)4℃,市中心有明顯的輻合氣流出現(xiàn),熱島環(huán)流存在的高度達(dá)到500m左右。
　　山谷風(fēng):2010年1月22日02時(shí)和14時(shí),濟(jì)南南部山區(qū)發(fā)生明顯的山風(fēng)與谷風(fēng)現(xiàn)象,山、谷風(fēng)的厚度同樣在500m以內(nèi)。
　　濟(jì)南地區(qū)存在氣流輻合和氣流輻散。輻合氣流由濟(jì)南四周流向濟(jì)南市區(qū),在中心形成輻合,其影響范圍較大。輻散氣流是由市區(qū)流向郊區(qū),形成輻散中心。兩種局地氣流存在的垂直范圍約為500m左右,500m以上