吉林松江近地层温度梯度风廓线规律研究

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1、吉林松江近地层温度梯度与风廓线规律研究摘要：利用吉林松江百米气象塔的观测资料，统计分析了该地区近地层温度梯度和风廓线特征，并通过相似性理论分析了各高度风速比值与稳定度参数的关系。结果表明，该地区风温廓线符合一般规律，具有典型的日变化特征；在非中性条件下随稳定度的增大，风速比的离散程度逐渐增大；同•高度稳定度越大，风速比值越小。关键词：气象塔?温度梯度?稳定度?风廓线中图分类号：p49文献标识码：a文章编号：1674-098x(2012)09(c)-0146-03人气边界层处于人气圈和地球表面的交界处，是人类生存与生

2、产活动的基本场所。空气污染问题也主要发生在这一层中。特别是大气边界层中离地面1001T1左右的近地面层，直接受地球下垫面的影响，气象要素具有明显的日变化特征［1］。近年来空气污染问题口益严重，大气污染源的气态流出物的扩散很大程度上受到大气边界层特性的制约。这使得许多学者对大气边界层特征进行了大量的研究，例如何清等利用系留气艇于2008年冬季在乌鲁木齐开展边界层气象要索探测，进一步认识该地冬季大气边界层结构特征及其对大气污染的影响［2］。孙海燕等利用系留气艇高空探测及超声脉动风速仪于2006年夏季在贵州绥阳进行的监测

3、试验资料分析了当地山区边界层风温垂直廓形的结构特征［3］o李明华等利用2004年10月珠江三角洲的大气边界层观测资料分析了该区域秋季大气边界层温度和风廓线特征［4］。解以杨等利用天津气象塔风温梯度观测资料进行统计分析，得到了平均风温廓形的日变化规律，还特别分析了稳定层结的风廓线特征［5］。针对核电厂址，李靖等利用厂址气象塔观测系统获取的资料，对安徽吉阳核电厂址风廓线规律适用性进行了研究［6］。为了进一步研究分析内陆地区风廓线规律，本文根据吉林省蛟河市松江百米气象塔观测资料，对气象塔梯度风速和温度进行了统计分析，得出

4、该地区近地面层风廓线的特征规律，这对该地区大气污染的防治具有十分重要的意义。吉林松江地处东北，属亚温带大陆性季风气候，四季分明，雨热同季，有明显的四季更替，春季干燥风人，夏季高温多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷漫长。根据1971-2000年蛟河市气象站统计数据,蛟河市春季平均气温为5・7°C,夏季平均温度为20.3°C,秋季平均温度为5.0°C,冬季平均温度为-15.2°Co全年平均气温3.4°C,降水量708.8mm,全年无霜期120—130do1研究方法1.1观测数据概述本文利用松江气象观测系统2010年一整年观测

5、资料，该气象观测系统包括100m气象塔梯度观测系统和地面口动气象站观测系统，气象塔梯度观测项目为100m、80m、30m.10m四个高度层的温度和风速的24h不间断逐时观测。该气象站有严格的数据质量保证措施,其观测年度数据获取率达99.3%o1.2数据处理根据近地面层风温廓线的相似性理论[7],利用气象塔梯度温度、风速资料，统计全年各时次各高度的风速和温度梯度特征，分析近地面层风廓线特征。以位温差除以10m风速的平方作为稳定度的参数指标，分析风速比（选用100m、80m>30m高度的风速分别与10m高度风速的比值）

6、与稳定度参数的关系。同时，根据位温差和10m风速将稳定度进行分类，从极不稳定到极稳定分为a、b、c、d、e、f六类稳定度，并计算各稳定度下的平均风速比。2结果与分析2.1风速特征图1给出了全年各高度的平均风速日变化图。由图可见：风速随吋间变化大致呈‘3’型，即夜晚风速小，白天风速大，在午后13时左右风速达到最大，在夜间1时至5时风速故小。风速随高度增加而增大，100m高度年平均风速为3.8m/s；80m高度年平均风速为3.5m/s；30m高度年平均风速为3.Om/s；10m高度年平均风速为2.4m/so在早晨7时至

7、中午12时风速比逐渐减小，在中午13吋至夜间20吋风速比逐渐增大，在21吋至次135时风速比变化不大。通过上述分析表明，该地区风速廓线的变化符合一般气象规律，在气温较高的时段一般风速也较大，在夜间各高度风速比大于白天。2.2温度梯度特征气象塔各高度气温统计情况见图2。从图中可以看出，气象塔各高度的气温日变化趋势基本一致，各高度气温随高度增加逐渐降低，最高气温出现在中午14时左右，最低气温出现在早晨6时左右。厂址地区气温年平均日较差较人，10m高度气温最大FI较差达6.5°C；30m高度气温最大日较差达6.2°C；8

8、0m高度气温最大日较差达5.3°C；100m高度气温最大日较差达5.l°Co从温度梯度（-8t/5z）的H变化图（图3）中可看出，各高度层与10m高度层的温度梯度的日变化规律较为明显，各高度的温度梯度的变化趋势基木一致，白天数值为止，夜晩数值为负，在早晨8时至屮午13时温度梯度绝对值逐渐增大，到了午后温度梯度绝对值逐渐减小。同时，在夜晩，随高度降低温度梯度绝