大气边界层高度的地基遥感探测和数值模拟
发布时间：2021-11-17 10:33
城市大气边界层高度对于城市地区污染物扩散有重要影响,是城市地区污染预测的重要参数。地基遥感的快速发展对城市大气边界层研究具有重要意义。本文利用微波辐射计、激光雷达和探空资料,对长三角地区典型城市的边界层结构进行分析,主要结论如下：（1） 使用气块法、温度梯度法从微波辐射计探测中估算大气边界层高度,两种方法确定的大气边界层高度都有边界层日变化过程,温度梯度法提取边界层高度依赖于临界值的选取,气块法确定的边界层高度比温度梯度法估算结果大,两种方法在边界层充分发展后差异最大。（2） 利用激光雷达资料,提出使用二维小波方法检测大气边界层高度,发现二维小波方法估算边界层高度对小波函数选取不敏感；二维小波法同小波法、标准偏差法计算结果有较好的一致性,在夏季个例中,二维小波方法估算结果与小波法结果比较接近,冬季个例中二维小波结果接近于标准偏差法结果；同微波辐射计确定大气边界层高度相比,两者变化趋势比较一致,二维小波方法确定的大气边界层高度大于微波辐射计结果；探空确定的边界层高度高于激光雷达估算结果。（3） 利用2013年上海激光雷达数据,使用二维小波方法估算大气边界层高度,上海全年平均大气边界层高度...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１陆地高压区大气边界层的昼夜演变（Ｓ化１１，１９８８）??
对流边界层。在大气边界层中定义静力稳定的一种方法是；在近地面ｚ＝０时存在??一位温０的相对最大值００，垂直上升直到再次探测００的高度，该高度Ｗ下的大??气则是静力不稳定的，如图２．１所示。我们将此高度定义为对流大气边界层高度，??这种方法简称为气块法。??端流使大气边界层内产生对流混合，使边界层大气响应于地表强迫。由温度??层结形成的揣流运动即热力瑞流，是大气所特有的。对流边界层，其上方被逆温??层所覆盖，边界层顶附近温度开始随高度变化，温度梯度也明显增加。在实脉应??用中常Ｗ逆温层底的高度作为对流边界层高度。温度梯度法已广泛用于估算边界??层高度，但湿度梯度的临界值的选取还没有明确标准（Ｚｅｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，２００４，?Ｄａｉ?ｅｔ?ａｌ．，??２０１４）。对于对流边界层，边界层高度定义为温度梯度首次大于某给定临界值的??－１１?－??
然而临界值的选取具有一定的经验性，为考察不同临界值的影响，本文??中临界值设置为?６．０，?６．２５，?６．５，?６Ｊ５?Ｋ?ｋｍ－１。??图２．５给出了?１月份晴天微波福射计观测的位温时空变化。如图所示，１月??６日，１月７日位温较低，１５００ｍ?Ｗ下位温约为２７化；六天中２０００ｍ?Ｗ上位温??随时间变化不明显，１５００ｍ?Ｗ下位温对地面的热强迫响应明显；近地层位温日变??化明显，一般在１２：００到１６：００期间近地层大气最暖；１５００ｍ?Ｗ下，部分时次位??温随高度的增加而减少，表明此时的大气处于不稳定状态。图２．６给出了?２０１０??年苏州２
【参考文献】：
期刊论文
[1]城市非均匀性对城市气象特征影响的数值模拟[J]. 宋玉强,刘红年,朱焱,王学远. 高原气象. 2014(06)
[2]基于小波变换的图像边缘检测[J]. 邵婷婷,白宗文,周美丽. 电子测试. 2014(19)
[3]利用探空资料估算青藏高原及下游地区大气边界层高度[J]. 徐桂荣,崔春光,周志敏,张兵,李跃清,赵兴炳. 暴雨灾害. 2014(03)
[4]北京夏季晴天边界层特征及城市下垫面对海风影响的数值模拟[J]. 张亦洲,苗世光,戴永久,刘勇洪. 地球物理学报. 2013(08)
[5]利用激光雷达探测灰霾天气大气边界层高度[J]. 张婉春,张莹,吕阳,李凯涛,李正强. 遥感学报. 2013(04)
[6]大气边界层物理研究进展[J]. 刘辉志,冯健武,王雷,洪钟祥. 大气科学. 2013(02)
[7]地基微波辐射计和太阳光度计反演大气水汽总量的对比研究[J]. 戴聪明,魏合理. 大气与环境光学学报. 2013(02)
[8]复杂地形地区WRF模式四种边界层参数化方案的评估[J]. 张小培,银燕. 大气科学学报. 2013(01)
[9]Evolution of planetary boundary layer under different weather conditions,and its impact on aerosol concentrations[J]. Jiannong Quan,Yang Gao,Qiang Zhang,Xuexi Tie,Junji Cao,Suqin Han,Junwang Meng,Pengfei Chen,Delong Zhao. Particuology. 2013(01)
[10]复杂地形上气象场对空气质量数值模拟结果影响的研究[J]. 王颖,隆霄,余晔,左洪超,梁依玲. 大气科学. 2013(01)
硕士论文
[1]基于小波分析的图像边缘检测算法研究[D]. 龚正.中南大学 2009
[2]小波变换在图像边缘检测中应用研究[D]. 喻炜.中国地质大学（北京） 2006
本文编号：3500732
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１陆地高压区大气边界层的昼夜演变（Ｓ化１１，１９８８）??
对流边界层。在大气边界层中定义静力稳定的一种方法是；在近地面ｚ＝０时存在??一位温０的相对最大值００，垂直上升直到再次探测００的高度，该高度Ｗ下的大??气则是静力不稳定的，如图２．１所示。我们将此高度定义为对流大气边界层高度，??这种方法简称为气块法。??端流使大气边界层内产生对流混合，使边界层大气响应于地表强迫。由温度??层结形成的揣流运动即热力瑞流，是大气所特有的。对流边界层，其上方被逆温??层所覆盖，边界层顶附近温度开始随高度变化，温度梯度也明显增加。在实脉应??用中常Ｗ逆温层底的高度作为对流边界层高度。温度梯度法已广泛用于估算边界??层高度，但湿度梯度的临界值的选取还没有明确标准（Ｚｅｎｇ?ｅｔ?ａｌ．，２００４，?Ｄａｉ?ｅｔ?ａｌ．，??２０１４）。对于对流边界层，边界层高度定义为温度梯度首次大于某给定临界值的??－１１?－??
然而临界值的选取具有一定的经验性，为考察不同临界值的影响，本文??中临界值设置为?６．０，?６．２５，?６．５，?６Ｊ５?Ｋ?ｋｍ－１。??图２．５给出了?１月份晴天微波福射计观测的位温时空变化。如图所示，１月??６日，１月７日位温较低，１５００ｍ?Ｗ下位温约为２７化；六天中２０００ｍ?Ｗ上位温??随时间变化不明显，１５００ｍ?Ｗ下位温对地面的热强迫响应明显；近地层位温日变??化明显，一般在１２：００到１６：００期间近地层大气最暖；１５００ｍ?Ｗ下，部分时次位??温随高度的增加而减少，表明此时的大气处于不稳定状态。图２．６给出了?２０１０??年苏州２
【参考文献】：
期刊论文
[1]城市非均匀性对城市气象特征影响的数值模拟[J]. 宋玉强,刘红年,朱焱,王学远. 高原气象. 2014(06)
[2]基于小波变换的图像边缘检测[J]. 邵婷婷,白宗文,周美丽. 电子测试. 2014(19)
[3]利用探空资料估算青藏高原及下游地区大气边界层高度[J]. 徐桂荣,崔春光,周志敏,张兵,李跃清,赵兴炳. 暴雨灾害. 2014(03)
[4]北京夏季晴天边界层特征及城市下垫面对海风影响的数值模拟[J]. 张亦洲,苗世光,戴永久,刘勇洪. 地球物理学报. 2013(08)
[5]利用激光雷达探测灰霾天气大气边界层高度[J]. 张婉春,张莹,吕阳,李凯涛,李正强. 遥感学报. 2013(04)
[6]大气边界层物理研究进展[J]. 刘辉志,冯健武,王雷,洪钟祥. 大气科学. 2013(02)
[7]地基微波辐射计和太阳光度计反演大气水汽总量的对比研究[J]. 戴聪明,魏合理. 大气与环境光学学报. 2013(02)
[8]复杂地形地区WRF模式四种边界层参数化方案的评估[J]. 张小培,银燕. 大气科学学报. 2013(01)
[9]Evolution of planetary boundary layer under different weather conditions,and its impact on aerosol concentrations[J]. Jiannong Quan,Yang Gao,Qiang Zhang,Xuexi Tie,Junji Cao,Suqin Han,Junwang Meng,Pengfei Chen,Delong Zhao. Particuology. 2013(01)
[10]复杂地形上气象场对空气质量数值模拟结果影响的研究[J]. 王颖,隆霄,余晔,左洪超,梁依玲. 大气科学. 2013(01)
硕士论文
[1]基于小波分析的图像边缘检测算法研究[D]. 龚正.中南大学 2009
[2]小波变换在图像边缘检测中应用研究[D]. 喻炜.中国地质大学（北京） 2006
本文编号：3500732
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