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民勤一次特强沙尘暴特征及地形对其影响的数值分析

作　者: 沈洁
导　师: 李耀辉
学　校: 兰州大学
专　业: 气象学
关键词: 河西走廊沙尘暴数值模拟地形
分类号: P445.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 53次
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内容摘要

沙尘暴是恶劣的自然环境与大气异常运动共同作用的结果,是一种危害性极强的灾害性天气。我国西北不同区域沙尘暴的发生发展具有地域特征,民勤县地处巴丹吉林和腾格里两大沙漠的接壤地带,正好位于雅布赖山和龙首山形成的山口下方。有利的地形和丰富的沙尘源,加之又是我国西北路径冷空气的必经之地,使得民勤成为河西走廊沙尘暴的重点发生区。本文研究的目的是利用实际观测资料、GRAPES-SDM沙尘暴模式,分析2010年4月24日发生在民勤地区一次特强沙尘暴的特征,以及通过修改模式中的地形参数,对民勤周边地形做出调整,进而分析地形对沙尘暴天气过程的影响。首先利用实况观测资料对2010年4月24日我国河西走廊民勤出现的区域性特强沙尘暴过程进行天气分析,结果表明：1)乌山脊前低槽、高空急流、地面热低压、地面冷锋等是形成此次特强沙尘暴的主要天气系统,强温度梯度和大气斜压性为沙尘的扬起提供起始动能。2)本次特强沙尘暴过境民勤前,地面处于热低压系统的干暖状态中,地面水平风风向有波动,风速有加大趋势；过境期间,能见度急剧下降,气压升高,3h变压差值增大,温度急剧下降,相对湿度增加,风速迅速增大达到最大值；过境后短时间内,气温持续下降,相对湿度增加,能见度增大,风速有减小趋势且风向少变。3)垂直速度、螺旋度的变化与沙尘暴的发生发展联系密切,同时也能反映出沙尘暴的强度变化。其次利用GRAPES-SDM沙尘模式对民勤周边山地采取三种不同方案(削减山高一倍；增加山高一倍；移动山地)修改地形进行敏感性试验,主要从风速、地面起沙通量及沙尘输送方面进行分析,并与控制实验对比,研究结果表明：1)地形高度降低,单站风速较控制试验增大,携沙气流遇到地形阻挡,沿着坡地爬升,部分沙尘可以翻越地形到背风坡,此时的地形特征将减弱沙尘扩散强度2)地形高度增高,单站风速随时间变化整体为增加趋势,气流发生明显的绕流,改变沙尘扩散方向3)地形移动,单站风速整体趋势增大,民勤地区沙尘暴影响范围减小,沙尘浓度值减小,整体影响强度减弱,沙尘影响范围较控制试验向南及东南方向扩展。4)在相同时间段内,三种地形敏感性试验模拟沙尘通量值要低于控制试验中的数值,其中减少最多的是抬升山地方案。

全文目录

中文摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 沙尘暴简述  9-12
    1.1.1 沙尘暴定义及分级标准  9-10
    1.1.2 沙尘暴的移动路径  10
    1.1.3 沙尘暴形成条件  10-12
  1.2 国内外关于沙尘天气的研究进展  12-14
    1.2.1 沙尘暴时空分布特征  12-13
    1.2.2 沙尘暴数值模式发展  13-14
  1.3 研究的意义和目的  14-15
  1.4 资料来源  15
  1.5 本章小结  15-16
第二章民勤一次特强沙尘暴近地面层气象要素变化特征  16-28
  2.1 天气实况  16-17
  2.2 环流特征  17-20
  2.3 天气成因分析  20-21
  2.4 地面气象要素的变化特征  21-25
    2.4.1 地面温、湿场的变化  21
    2.4.2 地面水平风场的变化  21-22
    2.4.3 水平能见度与PM10浓度的变化  22-23
    2.4.4 地面气压的变化  23-24
    2.4.5 垂直速度在沙尘暴过境前后变化  24-25
  2.5 地面风速脉动与PM10、能见度及3h变压的联系  25-26
  2.6 螺旋度特征分析  26-27
  2.7 本章小结  27-28
第三章 GRAPES_SDM模式简介与验证  28-33
  3.1 GRAPES_SDM简介  28-30
  3.2 模式方案与初始条件  30-32
  3.3 GRAPES_SDM模式结果验证  32-33
  3.4 本章小结  33
第四章 GRAPES_SDM对民勤地形的敏感性试验  33-44
  4.1 地形介绍  33
  4.2 区域选取  33-35
  4.3 地形影响沙尘暴的方式  35-37
    4.3.1 地形对沙尘扬升的影响  35
    4.3.2 地形对沙尘传输的影响  35-36
    4.3.3 地形对沙尘沉降的影响  36-37
  4.4 地形作用  37-43
    4.4.1 地形敏感性试验设计  37
    4.4.2 模拟结果  37-43
  4.5 本章小结  43-44
第五章总结  44-46
  5.1 主要结论  44-45
  5.2 研究展望  45-46
参考文献  46-50
在学期间的研究成果  50-51
致谢  51

民勤一次特强沙尘暴特征及地形对其影响的数值分析

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