对数风廓线对研究风随高度与沿海地区地形变化的关系.doc

中国海洋大学本科生边界层气象学论文对数风廓线对研究风随高度与沿海地区地形变化的关系中国海洋大学2013级大气科学张开翼2016/5/1对数风廓线对研究风随高度与沿海地区地形变化的关系 【摘要】边界层中风随高度与地形的变化一直是边界层气象学研究中的重要课题。本文主要论述对数风廓线对研究风场中风随高度与沿海地区地形的变化的意义与局限性。通过绘制风随高度的对数风廓线，模拟风随高度的变化。运用对数或指数风廓线公式, 对沿海地区测风资料作简单高度换算以得到海面10m风速的订正方法一般是不合理的，因此需要采用数值模拟的办法。【关键词】 对数风廓线 风场 数值模拟引言 研究边界层中风随高度的变化，通常将高度取对数后进行研究。因为对数函数具有良好的性质（如单调性），将高度取对数以后可以减小纵坐标的长度，并且使高度的对数与风速形成近似的线性关系。以便于研究。 沿海地区测风资料具有年代久、定点性好、持续性长及质量高等优点, 但往往不能代表海面10m处的风。在资料使用中, 要么不加订正, 要么只是运用对数风廓线公式作简单高度换算。然而, 不同的天气状况、拔海高度与位置共同决定了此订正绝不是一个简单的高度换算问题, 而是一个复杂的动力学问题。因此，就需要用数值模拟进行研究。一、边界层中风随高度的变化。首先通过几个实际例子来进行研究：边界层风随高度的分布的几个例子case 1case 2case 3高度风速高度风速高度风速mm/smm/smm/s13.70.35.013.045.00.76.034.0105.816.4105.0206.527.2205.6507.4109.0506.41008.05010.01006.83009.010010.25007.05009.5100010.410007.0100010.0作图。 Case 3 Case 2 Case 1 Case 1 以10为底，对高度取对数，作图。垂直坐标为对数（10为底） Case 3 Case 2 Case 1 可以发现并总结为如下规律：风随高度变化即风速U与高度z的对数lnz呈线性关系。二、风与沿海地区地形变化的关系。沿海地区测站测风受地形影响明显时, 如果用对数风廓线公式进行高度换算获取海面10m处风速值, 会造成很大误差。因此利用数值模式进行订正显得十分必要。对沿海地区来说, 首先分不同大风方向然后对多次大风个例用数值方法求出测站与海面10m处模拟值, 最后给出测站观测值与海面10m模拟值之间的某种统计关系。从模拟风场结构的合理和测站模拟值与观测值较为相符可以推断这种订正是可行的。若通过海面实测资料与沿海地区测风资料的直接对比分析, 求得的订正效果可能最佳, 但是极难得到大风情形下海面实测风资料。因此，通过数值模拟得到大风情形下实际沿海地区较为合理的风场结构是比较好的。参考文献1辛宝恒. 黄海渤海大风概论. 北京: 气象出版社, 1991. 18 34.2徐天真, 方俊雄, 张淮. 近岸陆地与海面风速关系分析研究. 海洋与湖沼, 1992, 23 (47) : 356 361.3井传才. 青岛近海海陆大风对比分析. 黄渤海海洋, 1995, 13 (4) : 18 21.4张正, 徐天真, 方俊雄, 等. 埕岛海域风况观测与分析. 黄渤海