一次沙尘天气过程发展演变的多尺度特征研究
发布时间：2022-01-12 08:46
本文选取2007年3月27日发生在中国西北地区的一次沙尘天气过程,利用相关观测资料分析此次沙尘天气过程的环流形势、沙尘分布特征及民勤站气象要素演变特征,在此基础上利用耦合化学模块的高分辨率中尺度数值模式WRF-Chem3.4对该天气过程进行数值模拟研究,研究中首先对比几种不同边界层参数化方案对此次天气过程模拟效果的影响,然后选取模式输出的模拟效果最优的高时空分辨率资料详细分析其发展演变特征,最后利用集合经验模态分解（EEMD）方法研究此次沙尘天气发展演变过程中的时空多尺度特征。得到如下主要结论:（1）“3.27”沙尘天气过程中,民勤站监测到一次持续近3 h的强沙尘暴过程,该过程受民勤特殊的地形地貌、700 hPa和850 hPa短波槽的快速移动及冷锋过境的综合影响,出现了地面温度降低、湿度上升、气压上升、风速急剧增加等天气现象,近地层风速与PM10浓度的变化有较好的一致性,呈现双峰型的陡升陡降特征,气压场与风场之间存在明显的调整过程,气温和相对湿度的日变化呈现相反趋势。（2）利用观测资料评估了YSU、MYJ、QNSE、MYNN2.5和BouLac共5种边界层参数化...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
007年3月27日06:00UTC、09:00UTC、12:00UTC及15:00UTC地面监测的沙尘天气(左)和08:53UTC气象卫星监测示意图(右)；圆圈、菱形、正方形和五角星分别代
兰州大学硕士研究生学位论文一次沙尘天气过程发展演变的多尺度特征研究1341°N)附近向下游移动至(102°E,41°N)附近，到12:00UTC，急流中心最大风速达到48m·s-1以上，民勤已位于急流带右侧出口区(图3.2a,b)；27日18:00UTC，500hPa短波槽到达河套以西(图略)。在对流层低层700hPa，一个快速发展的短波槽于27日06:00UTC自中蒙边境(105°E,42°N)东移南压(图3.2c)，并于27日12:00UTC到达河套东部，此时河西走廊已位于该槽之后，其中部地区的风速已超过20m·s-1(图3.2d)，850hPa的内蒙古地区为低压系统所控制，河套地区位于低压槽前(图3.2f)。地面主要为冷锋系统的东移发展(图略)，在27日00:00UTC该冷锋系统位于青藏高原东北侧，呈东西走向，到27日06:00UTC该锋面快速发展为东北—西南向，到12:00UTC锋面移至河套东部。图3.22007年3月27日06:00UTC和12:00UTC500hPa、700hPa和850hPa位势高度场(实线,单位:gpm)和风场(箭头,单位:m·s-1,填色表示风速大小)；圆圈、菱形、正方形和五角星分别代表浮尘、扬沙、沙尘暴和强沙尘暴，黑色圆点代表民勤站；(a)和(b)中的虚线为300hPa超过40m·s-1的等风速线，(c)和(d)中阴影为地形高度超过3000m的区域，(e)和(f)中阴影为地形高度超过1500m的区域
内风速增幅达到14.8m·s-1，此后风速明显回落，但随后又迅速增至17.3m·s-1(09:40UTC)。此间，PM10浓度从其背景值约200μg·m-3迅速增至9500μg·m-3(08:40UTC)后，又降至2500μg·m-3(09:15UTC)，随后再次快速增至8500μg·m-3(09:30UTC)。此后，风速快速减小并在14:40UTC降至原来水平，PM10浓度也随之快速减校在沙尘暴变化过程中，水平能见度从10000m降至500m以下。分析显示沙尘暴发生期间，PM10浓度最大值出现时刻与风速最大值出现时刻有较好的一致性，且风速快速增加时段早于PM10浓度增加时段(图3.3)。图3.32007年3月27日00:00UTC至28日00:00UTC民勤站近地层1m、2m、4m、10m和20m风速变化(实线,单位:m·s-1)及PM10浓度日变化(虚线,单位:μg·m-3)；图中蓝框内为去除背景场后20m高度上扰动风速的变化趋势
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同边界层参数化方案对江苏地区一次平流雾过程的模拟影响[J]. 崔驰潇,包云轩,袁成松,周林义,焦圣明,宗晨. 大气科学. 2018(06)
[2]边界层参数化方案对南海秋季台风“莎莉嘉”（2016）模拟的影响[J]. 丁成慧,李江南,赵杨洁,冯业荣. 热带气象学报. 2018(05)
[3]起沙方案对西北地区沙尘过程模拟的影响[J]. 刘筱冉,王金艳,邱继勇,李全喜,魏林波. 环境保护科学. 2018(04)
[4]塔克拉玛干沙漠腹地大气边界层参数化方案的模拟评估[J]. 孟露,赵天良,杨兴华,刘冲,何清,段静鑫. 气象科学. 2018(02)
[5]河西走廊东部夏季沙尘暴气象要素变化特征[J]. 李玲萍,胡丽莉,刘维成,李岩瑛,梁红霞. 干旱气象. 2017(03)
[6]WRF模式中边界层参数化方案在藏东南复杂下垫面适用性研究[J]. 李斐,邹捍,周立波,马舒坡,李鹏,朱金焕,张宇. 高原气象. 2017(02)
[7]Numerical Simulation of the Rapid Intensification of Hurricane Katrina（2005）:Sensitivity to Boundary Layer Parameterization Schemes[J]. Jianjun LIU,Feimin ZHANG,Zhaoxia PU. Advances in Atmospheric Sciences. 2017(04)
[8]WRF模式不同边界层参数化方案模拟兰州冬季边界层高度的研究[J]. 王丽霞,王颖,赖锡柳,杨雪玲. 高原气象. 2017(01)
[9]边界层参数化方案对台风SANBA初生阶段影响的数值模拟研究[J]. 温晓培,隆霄,张述文,李丹华. 热带气象学报. 2016(03)
[10]WRF模式多种边界层参数化方案对四川盆地不同量级降水影响的数值试验[J]. 高笃鸣,李跃清,蒋兴文,李娟,吴遥. 大气科学. 2016(02)
博士论文
[1]基于超大尺度结构模化的沙尘暴及沙墙形态数值研究[D]. 黄豪杰.兰州大学 2018
本文编号：3584474
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
007年3月27日06:00UTC、09:00UTC、12:00UTC及15:00UTC地面监测的沙尘天气(左)和08:53UTC气象卫星监测示意图(右)；圆圈、菱形、正方形和五角星分别代
兰州大学硕士研究生学位论文一次沙尘天气过程发展演变的多尺度特征研究1341°N)附近向下游移动至(102°E,41°N)附近，到12:00UTC，急流中心最大风速达到48m·s-1以上，民勤已位于急流带右侧出口区(图3.2a,b)；27日18:00UTC，500hPa短波槽到达河套以西(图略)。在对流层低层700hPa，一个快速发展的短波槽于27日06:00UTC自中蒙边境(105°E,42°N)东移南压(图3.2c)，并于27日12:00UTC到达河套东部，此时河西走廊已位于该槽之后，其中部地区的风速已超过20m·s-1(图3.2d)，850hPa的内蒙古地区为低压系统所控制，河套地区位于低压槽前(图3.2f)。地面主要为冷锋系统的东移发展(图略)，在27日00:00UTC该冷锋系统位于青藏高原东北侧，呈东西走向，到27日06:00UTC该锋面快速发展为东北—西南向，到12:00UTC锋面移至河套东部。图3.22007年3月27日06:00UTC和12:00UTC500hPa、700hPa和850hPa位势高度场(实线,单位:gpm)和风场(箭头,单位:m·s-1,填色表示风速大小)；圆圈、菱形、正方形和五角星分别代表浮尘、扬沙、沙尘暴和强沙尘暴，黑色圆点代表民勤站；(a)和(b)中的虚线为300hPa超过40m·s-1的等风速线，(c)和(d)中阴影为地形高度超过3000m的区域，(e)和(f)中阴影为地形高度超过1500m的区域
内风速增幅达到14.8m·s-1，此后风速明显回落，但随后又迅速增至17.3m·s-1(09:40UTC)。此间，PM10浓度从其背景值约200μg·m-3迅速增至9500μg·m-3(08:40UTC)后，又降至2500μg·m-3(09:15UTC)，随后再次快速增至8500μg·m-3(09:30UTC)。此后，风速快速减小并在14:40UTC降至原来水平，PM10浓度也随之快速减校在沙尘暴变化过程中，水平能见度从10000m降至500m以下。分析显示沙尘暴发生期间，PM10浓度最大值出现时刻与风速最大值出现时刻有较好的一致性，且风速快速增加时段早于PM10浓度增加时段(图3.3)。图3.32007年3月27日00:00UTC至28日00:00UTC民勤站近地层1m、2m、4m、10m和20m风速变化(实线,单位:m·s-1)及PM10浓度日变化(虚线,单位:μg·m-3)；图中蓝框内为去除背景场后20m高度上扰动风速的变化趋势
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同边界层参数化方案对江苏地区一次平流雾过程的模拟影响[J]. 崔驰潇,包云轩,袁成松,周林义,焦圣明,宗晨. 大气科学. 2018(06)
[2]边界层参数化方案对南海秋季台风“莎莉嘉”（2016）模拟的影响[J]. 丁成慧,李江南,赵杨洁,冯业荣. 热带气象学报. 2018(05)
[3]起沙方案对西北地区沙尘过程模拟的影响[J]. 刘筱冉,王金艳,邱继勇,李全喜,魏林波. 环境保护科学. 2018(04)
[4]塔克拉玛干沙漠腹地大气边界层参数化方案的模拟评估[J]. 孟露,赵天良,杨兴华,刘冲,何清,段静鑫. 气象科学. 2018(02)
[5]河西走廊东部夏季沙尘暴气象要素变化特征[J]. 李玲萍,胡丽莉,刘维成,李岩瑛,梁红霞. 干旱气象. 2017(03)
[6]WRF模式中边界层参数化方案在藏东南复杂下垫面适用性研究[J]. 李斐,邹捍,周立波,马舒坡,李鹏,朱金焕,张宇. 高原气象. 2017(02)
[7]Numerical Simulation of the Rapid Intensification of Hurricane Katrina（2005）:Sensitivity to Boundary Layer Parameterization Schemes[J]. Jianjun LIU,Feimin ZHANG,Zhaoxia PU. Advances in Atmospheric Sciences. 2017(04)
[8]WRF模式不同边界层参数化方案模拟兰州冬季边界层高度的研究[J]. 王丽霞,王颖,赖锡柳,杨雪玲. 高原气象. 2017(01)
[9]边界层参数化方案对台风SANBA初生阶段影响的数值模拟研究[J]. 温晓培,隆霄,张述文,李丹华. 热带气象学报. 2016(03)
[10]WRF模式多种边界层参数化方案对四川盆地不同量级降水影响的数值试验[J]. 高笃鸣,李跃清,蒋兴文,李娟,吴遥. 大气科学. 2016(02)
博士论文
[1]基于超大尺度结构模化的沙尘暴及沙墙形态数值研究[D]. 黄豪杰.兰州大学 2018
本文编号：3584474
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