杭州市海陆风特征分析

论文总字数：17771字

目 录

1引言 1

1.1 国外研究状况 1

1.2 国内研究状况 2

2杭州市站点分布、数据资料及海陆风判别方法 3

2.1站点分布 3

2.2海陆风简介 4

2.2.1海陆风基本概念 4

2.2.2海陆风形成的物理机制 4

2.2.3海陆风环流的影响因素 4

2.2.4海陆风判别方法 5

2.3数据资料 5

2.3.1数据资料 5

2.3.2数据质量控制 5

3杭州市海陆风时空演变情况 6

3.1海陆风的时间变化特征 6

3.1.1海陆风日统计分析 6

3.1.2代表站海陆风向、风速的频率分布 9

3.2海陆风的空间变化特征 11

3.2.1各站点海陆风盛行时间 11

3.2.2各站海风强度空间分布 12

4总结与讨论 12

4.1总结 12

4.2讨论 12

参考文献 13

致谢 15

杭州市海陆风特征分析

赵梅

, China

Abstract：Sea Breeze is due to the underlying surface mesoscale circulation resulting from uneven heating, have significant effects on coastal cities climate characteristics. This paper studies of sea-land breeze in progress at home and abroad, from 2010 to 2014 in Hangzhou four ground observation data of automatic weather stations throughout the hourly wind speed, analysis of the use of sea-land Breeze software Hangzhou study on the characteristics of sea-land breeze in time and space. The results show: the start time far from the sea breeze offshore station earlier than 1-2 hours, duration of the offshore station than other stations 1-1.5 hours. Dongjiang reclamation station in spring and summer sea breeze average wind speed of 7 m / s, the maximum wind speed in winter sea breeze only 2.5 m / s, the prevailing wind direction is southeast wind, autumn and winter sea breeze no significant wind is difficult to judge. Each site sea breeze intensity maxima appear six outer section of 7.1 m / s. The horizontal direction, with increasing distance from the coast was reduced from wind speed from 5.1 m / s to 1.0 m / s. Conclusion: (1) The starting time of the sea breeze, duration and other factors differ sea breeze. (2) The frequency of sea breeze in spring and summer, autumn and winter less. (3) Sea Breeze strength decreases with increasing observation sites from the coastline distance.

Key words：Wind vector; Wind rose; Frequency; Urban meteorology

1引言

海陆风环流是世界所有沿海地区最突出的中尺度环流特征之一^[1,2]。海陆风环流因为下垫面受热不均，从而形成次级环流，对靠近海岸的城市天气状况、气候特征有较为显著影响，也是重要的气候资源，此外，海陆风对气溶胶粒子的传播扩散，污染物的输送与稀释有重要影响。目前我国对于海陆风的研究集中在长三角沿海地区，环渤海湾和华南沿海地区，后两者的研究已经较为充分，而长三角海陆风的研究相对较少。针对这种情况，本文希望通过分析研究杭州市海陆风特征补充完善长三角地区海陆风的研究发展，掌握杭州市海陆风的季节变化规律，合理利用海陆风资源推动杭州市经济发展，环境优化的目的。本文通过研究目前国内外海陆风研究情况，包括研究海陆风系统本身，同时还涉及到海陆风成因，海陆风分离方法和海陆风日判定标准等。本文研究内容包括：

（1）海陆风判断依据及分离方式。

（2）海陆风简介和研究资料。

（3）海陆风时空特征分析。

1.1 国外研究状况

（1）现场观测研究

沿海地区海陆风的日周期变化一直以来备受的关注。但海陆风分析仪器较少。20 世纪20年代，有学者首次使用气球进行高空风观测，并形成了许多观测报告，例如1923年Barak，1931年Ramada's，1936,1941年Koschnieder，1945年Bolezel等等。在以前，科学技术比较落后，高空观测一般指的是近地面层的观测，在这种情况下分析海陆风气层的厚度就存在一定的困难^[3]。随后的陆上观测研究发现：在不同纬度和季节这些限制条件下，海风垂直距离可达100-1000 m，陆风相对要弱一些，一般为100-300 m；观测发现，海风可到达距离海岸线20-50公里的内陆，最远有时可达100公里^[4]，海陆风尺度和风速中纬度地区比沿海地区要小^[5]，这主要是由于海陆位置的差异。20世纪中期以后，1960年Fisher利用现代海陆风观测设备对海陆风进行三度空间的研究。在他的研究下人类对于海陆风的空间构成取得了进一步认识。1971年进行的立体观测，观测方法除了地面风和高空风观测外，还利用直升机进行追踪、记录释放的等容气球。结果表明，气流做垂直运动，当同一平面上气流不平衡时，产生气压梯度力，形成海陆风。随着探测和观测技术的进步，对于海陆风的研究取得了进一步发展。1982年在Kozo T.L.的努力下，利用北极冰动力学联合试验的机会观测海陆风^[6]，使现场观测和理论研究取得进一步发展。目前，除采用常规观测仪器观测手段外，如遥感技术、探测技术、航空器等，还使用高科技设备像卫星跟踪浮标等。如多普勒雷达在海陆风三维结构中的使用就是一个很好的例子。

（2）理论研究

观测研究很快发展，理论研究取得很大成就。1922 年海陆风被认为是阻碍力同气压梯度力相抗衡而形成的一种摩擦风，在这种前提下，理论研究分以下两个方面。

①线性理论研究。国外对于海陆风分析建立在断层观测与V.Bjerknes的海陆风环流原理之上，各种研究成果表明海陆风穿透与海岸的垂直平面直接形成的铅直环流^[7]。五十年代前，人们主要是通过气象观测站点数据资料，对比分析温度差来进行研究海陆风环流的成因。1947 Haurwitz，1950 Pierson，1951 Defant F.等采用线性模式研究海陆风。线性理论研究是一种假设性的方式，通过假设海陆风相关的一些因子来达到获得方程解的目的。例如对于温度场和海岸线的假设，限制了海陆风水平方向延伸的距离。对于非对称性问题该理论研究较少。即便如此，线性理论研究对于人们了解海陆风仍然有深远意义。

②非线性理论研究。50年代中期主要使用数值模拟法。60年代初，Pearce发现使用非线性方程组可以更好地研究海陆风运动发展状况，一般是在该方程中确定地面感热通量以及温度分布范围，采取向上分配的方式来模拟海陆风特征，观测结果与海陆风实际情况极其相似。在该时期内，科技的发展加快了使用数值方程求解非线性项的速度。自此以后，海陆风的主要研究方法变为数值模拟，极大加快了海陆风的研究进程。1961年Estoque运用海陆风二维模型，对比分析了在天气尺度明显和不明显两种情况下平直海岸沿线上海陆风风度、风向变化特点。以前学者宝贵的观测资料为依据，1961年Fisher阐明了海陆风形成的动力原因并由此推导出数值计算方程，结果显示海陆风各计算值与该时段内气象资料结果基本相同。1970年McPherson将二维海陆风模式推广提升一个台阶，三维模式的出现使海陆风迈向一个新台阶，海岸线形状千奇百怪，对于海陆风的研究也就不得不思考弯曲效应所带来的积极或消极的作用^[8]。1971年以前其他研究学者就忽略了海岸线方向上海陆风的变化，仅有McPherson克服了科学技术上的缺陷，利用三维模式模拟海陆风。1974年Pielke考虑影响海陆风的诸多因子^[9]，使用数值模式分析海陆风环流三维布局。自此以后，海陆风环流三维结构从数值模拟进入实际应用阶段。例如1981年Kikuchi使用此结构研究不同地形对海陆风的作用^［１０］。1982年Anthes 通过改进混合模式层，分析不同下垫面、纬度对海陆风的影响^[11]。大量海陆风模式（如WRF、MM5）等的更新换代，科研者多采用高分辨率分析海陆风，代表学者如Clifford F.Mass和W.James Steenburgh ^[14]等人。国外海陆风分析最高辨别率已经达到2 km。2005年张永新等用NCEP水平分辨为1 km和3 kmMSM-LSM模式（中尺度模式与地表模式相结合），模拟了夏威夷北部的海陆风过程^[15、16]。

1.2 国内研究状况

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：17771字

相关图片展示：