阜阳市边界层风速变化特征分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 阜阳市边界层风速变化特征分析 摘 要：该文利用 20142016 年 阜阳探空站探空数据资料，分析阜阳市 边界层地面到 300m、600m、900m 高 度的风速变化特征，结果表明，阜阳市 边界层风速的变化与季节变化关系密切， 即春季最大，冬季次之，夏季最小；从 地面到 300m 平均风速随高度增加很快， 而在较高的层次 300900m，风速增加 变缓；边界层 300900m 风速随高度的 变化并不一定是越来越大，经常出现 600m 高度上风速大于 900m 的情况。 中国论文网 /1/view-12999647.htm 关键词：阜阳；边界层；季节变 化；风速特征 中图分类号 P425 文献标识码 A -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 文章号 1007-7731（2017 ）22-0122- 03 Abstract：By using meteorological data of boundary layer from 2014 to 2016 in Fuyang，the meteorological characteristics of wind between 10900m were analyzed. The results show that，wind of boundary layer and seasonal variation had a good consistency，which reached the highest in spring and lowest in summer. The wind speed increased more quickly from 10m to 300m than from 300m to 900m. The change in wind speed with altitude is not necessarily increasing from 300m to 900m，the maximum wind speed occurred frequently at 600m. Key words：Fuyang；Boundary layer；Seasonal variation；Wind characteristics 探测和分析大气边界层内风随高 度、时间的变化规律，对了解边界层湍 流特征、研究城市空气污染有着重要意 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 义，对风能利用、城市规划、工程设计 和排放管理也具有应用价值。目前利用 地面风观测资料研究地面风变化1-5的 较多，而利用探空资料分析各高度层风 变化的不多6-8，对利用阜阳探空测风 资料的分析几乎还是空白。 由于常规探空观测时次太少，无 法分析其日变化，加之目前台站探空资 料还没有进行大数据存储，提取还非常 不便，如目前存储的 07：00 和 19：00 的探空观测风资料还需进行单独计算提 取，也没有进行月平均值计算。为此， 本文只采集了近 3 年来 20142016 年 阜阳探空逐日 07：00 和 19：00 的高空 风实况观测数据资料，对阜阳市上空边 界层风的演变进行初步分析和探讨。 1 资料与方法 首先利用阜阳探空站 20142016 年近 3 年来逐日 07：00 和 19：00 探空 实况观测数据，挑选出逐日 2 个时次的 高空风资料；计算出逐年各月阜阳市边 界层地面及 300m、600m、900m 高度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 上平均风速及年平均风速，对 3 年的资 料求其平均得出各月 4 层高度上的风速 值，通过数理统计方法分析阜阳市边界 层风速变化特征。 2 边界层风速时间变化分析 在大气边界层内，无论是风向、 风速随高度都有很大的变化，造成这一 变化的原因是由于摩擦力随高度的变化 而引起的，到某一高度，地面摩擦影响 基本消失，其高度就是大气边界上层的 上界，它的高度约 1000m 左右，我们讨 论的就是这一层即边界层风的变化。 阜阳市 20142016 年近 3 年来 地面年平均风速值为 2.3m s-1（表 1） ， 300m、600m、900m 高度上分别 5.9m s-1、6.6m s-1、6.5m s-1。4 层 风速值年变幅都不大，地面风速值变化 范围在 2.02.6m s-1，300m 在 4.76.6m s-1，600m 在 5.46.6m s-1，900m 在 5.07.5m s-1。 从不同高度上各月平均风速的年 变化曲线（图 1）可以看出，无论在哪 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 个高度上，趋势基本一致，最低值都出 现在 8 月份（表 1） ，分别为 2.0m s- 1、4.7m s-1、5.4m s-1、5.0m s- 1，最高值除 900m 出现在 5 月份（为 7.5m s-1）外，其他 3 层均出现在 3 月份，分别为 2.6m s-1、6.6m s- 1、7.5m s-1。4 层风速的月变化略呈 上升-下降 -上升趋势，即地面及 300m、600m 高度上风的月变化趋势为 13 月缓慢上升（图 1） ，68 月下降， 912 月略升；900m 上为 15 月缓慢 上升（图 1） ，68 月下降，912 月略 升。从季节变化看，各高度上春季的风 处于峰值上（表 2） ，其值分别为 2.5m s-1、6.4m s-1、7.3m s-1、7.2m s-1，冬季次之；这是由于春、冬季 阜阳市冷空气活动频繁期，经常有强冷 空气过境，边界层风速较大有关，较有 利于大气污染物的扩散；夏季处于谷值， 其值分别为 2.0m s-1、5.1m s- 1、5.8m s-1、5.7m s-1，秋季次之； 这是由于夏、秋季节系统性活动少，导 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 致平均风速也小，特别是 78 月阜阳 市正处伏天暑热季节，经常受副热带高 压控制，近地面层为下沉气流，风速较 小。 3 边界层风速高度变化分析 从阜阳市地面及 300m、600m、900m 年平均风速随高度 变化（图 2）看，从地面到 300m 平均 风速随高度增加很快，统计结果显示 （表 1） ，300m 年平均风速增加到地面 值的 2.6 倍左右。这是由于风随高度是 有变化的，这种变化主要是由于摩擦力 随高度的变化而引起的，摩擦力是随高 度增加而减小的；在北半球摩擦层里， 风向随高度增加逐渐右偏，风速随高度 升高也逐渐增大，越来越趋近于地转风； 另外，因为摩擦力随高度很快减小之故， 在边界层，虽风向随高度变化不大，风 速却增大很快。 而在较高的层 次 300900m，年平均风速增加变缓 （图 2） ，300m 风速一般均低于 600m，但 600m 风速略高于 900m 风速 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 0.1m s-1（图 2，表 1） ；从各月平均 风速看（表 1） ，600m 风速分别有 9 个 月高于 900m，分别出现在 1 月、2 月、 3 月、4 月、8 月、9 月、10 月、11 月、 12 月，只有 3月份（5 月、6 月、7 月）低于 900m。 在大气边界层内，平均风速一般 随高度增加而明显地增大，但边界层风 随高度变化与地面粗糙度很有关系，除 了地面粗糙状态外，低层大气的层结状 态也是决定扰动强弱的一个重要因子8。 如当大气当层结不稳定时，扰动易于发 生或加强，加大上下动量交换，使得上 下风速差别变缓，当大气层结处于稳定 状态，上下风速差变大。上述分析数据 也证实了边界层风速随高度的变化并不 都是越来越大，阜阳市 600m 高度上风 速有 9 个月份大于 900m 风速的主要原 因，说明阜阳市边界层大气经常处于不 稳定状态，比较有利于大气污染物的扩 散，不易出现长时间污染天气，同时也 易于对流天气的发生。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 4 结论 （1）阜阳市近地面层从地面到 300m、600m、900m 高度上风速变化与 季节关系密切，春季最大，冬季次之， 夏季最小。112 月风速的变化略呈“上 升-下降 -上升 ”的趋势。 （2）从地面到 300m 平均风速随 高度增加很快，300m 风速约是地面风 速的 2.6 倍左右，而在较高的层次 300900m 上风速增加