太湖湖风环流时空分布特征及与城市热岛的相互影响

发布时间：2018-10-22 11:08

【摘要】：本研究利用太湖周边19个气象站逐时气象数据,太湖中尺度通量观测网4个涡动通量观测站的半小时湍流通量及气象数据及苏州市6分钟一次的风廓线雷达观测数据,对太湖2012年湖风的时空分布特征进行了分析。通过基于湖陆温差、风向偏转、背景风速阈值等湖风筛选条件,统计出了太湖2012年各岸湖风变化及其气象条件的基本特征。对比了WRF模式中三种不同的湖泊陆面过程方案,并用模拟效果最优的WRF/CLM4-LISSS方案模拟了真实下垫面control、有太湖无城市下垫面nolake和有太湖无城市下垫面nourban三个算例,对比分析了太湖湖风环流与苏州城市热岛的相互作用及其对城市空气污染可能存在的影响。主要结论如下：(1)太湖湖风时空特征呈现明显的季节变化趋势,其中夏季以及秋季湖风频率较高(6、8及10月),月平均湖风频率可达25.3%。空间上北岸月平均湖风频率最高。湖风平均开始和结束时间分别为11：12(北京时间)和15：41.湖风月平均风速范围为1.5ms-1·3.3ms-1,八月平均风速最大。12：00-14：00间湖风环流月平均高度范围为300m-503.13m。(2)通过对湖陆温差、湖陆感热通量差、背景风速、城市地貌等四种对湖风有影响的物理因子的研究,可以发现,地转风及湖陆温差是太湖湖风发生和发展的决定因子,湖陆感热通量差对于太湖湖风发生和发展的影响并不显著。而湖岸的曲率及太湖北岸、东岸常州、无锡、苏州等城市地貌的存在使湖风开始时风向偏转速度更快,湖风特征更明显,发展更旺盛。(3) WRF/NOAH方案采用以海表面的大气温度来取代大面积的湖面大气温度,其适用于海水的模拟,而WRF/CLM4.0方案中,默认的湖水深度为50m,适用于深水湖泊湖气交换的模拟,而WRF/CLM-LISSS浅水湖泊陆面过程方案水平风速和气温模拟结果的准确性均比WRF/NOAH模式以及WRF/CLM4.0模式显著提高。(4)采用WRF/-lake能够完整的模拟2012年8月30日出太湖湖风环流及周边城市热岛环流的发生发展过程。8月30日太湖湖风9点开始发展,而苏州城市热岛环流10点开始建立完整形态,湖风环流在靠近城市热岛环流时其在内陆的延展速度明显提升,从11点至12点间湖风锋在内陆向前推进了20km并与城市热岛环流相互耦合,此时市中心气流抬升速度最大可达2m/S。14时湖风锋受城市下垫面摩擦因素的阻碍在内陆延展速度明显减缓,同时城市热岛辐合带向东侧位移2km。(5)城市热岛的存在对于湖风环流的时空分布特征有着显著影响,当城市热岛存在时,东岸湖陆温差明显增大,对应的东岸湖风强度更大,湖风持续时间更长。城市热岛的存在使湖风辐散中心更接近于湖中心,而没有城市的湖风辐散中心向东北岸位移。湖泊的存在对于苏州城区有明显的降温作用,使热岛环流的发展速度以及热岛环流的强度明显减缓中心更靠近苏州市中心,同时使东岸湖岸的风场更加稳定,在近地层低层气流向市中心的辐合作用更加显著。
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【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P434;X16

【参考文献】