福建沿海区域大气稳定度分类方法对比研究

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2021.05.007

摘要/Abstract

摘要：

利用福建沿海某个厂址所建的100 m气象铁塔观测数据，采用2018年1月1日至2018年12月31日塔层所获取的风向、风速、温度的观测资料以及地面站太阳辐射表观测的总辐射值和净辐射值，用太阳辐射法、温度梯度法、温度梯度—风速法、理查逊数法计算大气的稳定度。从观测区域各类稳定度结果四季的分布、各类稳定度频率的日变化和不同来流情况下各类稳定度的分布三个方面，分析了这四种方法在该地区稳定度分类结果的不同。鉴于该区域日间辐射强、低层风速值较小的特点，四种分类方法中以温度梯度—风速法和理查逊数法对本区域大气稳定度的划分适用性比较好。

关键词: 气象铁塔, 大气稳定度, 分类方法

Abstract:

Meteorological data were obtained by a 100-meter observation tower built in a plant site along with the coastal areas of Fujian province. Using observation data from the tower including wind direction, wind speed, and temperature, along with the total radiation and net radiation from ground observation, atmospheric stability was investigated via solar radiation method, temperature gradient method, temperature gradient-wind speed method, and Richardson number method. The differences in atmospheric stability classification results using the four methods were evaluated considering seasonal variations of stability, diurnal variation for each stability frequency, and stability in various incoming flows. Due to the significant radiation and low wind speed at near-surface levels, the temperature gradient method and Richardson number method appeared more suitable for the atmospheric stability classification in the coastal areas of Fujian province.

Key words: Meteorological tower, Atmospheric stability, Classification method

中图分类号:

P404

张新骞,陈龙泉,张俊芳. 福建沿海区域大气稳定度分类方法对比研究[J]. 气象与环境学报, 2021, 37(5): 41-48.

Xin-qian ZHANG,Long-quan CHEN,Jun-fang ZHANG. Comparison of classification methods on atmospheric stability over the coastal areas of Fujian province[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2021, 37(5): 41-48.

图/表 13

图1

表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

图2

图3

图4

图5

图6

参考文献 8

1	李琼, 叶燕翔, 李福娇, 等. 广东各地Pasquill稳定度频率的分布特征[J]. 热带气象学报, 1996, 12 (2): 181- 187.
2	范绍佳, 鲍若峪, 罗小芬, 等. 广东沿海地区大气稳定度及其分类探讨[J]. 中山大学学报: 自然科学版, 1997, 36 (1): 79- 83.
3	康凌, 张宏升, 王志远, 等. 不同下垫面大气稳定度分类方法的对比研究[J]. 北京大学学报: 自然科学版, 2011, 47 (1): 66- 70.
4	司高华, 黄云贵, 刘东旭, 等. 西北某地区大气稳定度特征研究[J]. 甘肃科技, 2012, 28 (21): 47- 49.
5	蒋维楣, 孙鉴泞, 曹文俊, 等. 空气污染气象学教程(2版)[M]. 北京: 气象出版社, 2004: 72- 84.
6	Turner D B . A diffusion model for an urban area[J]. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 1964, 3 (1): 83- 91.
7	核电厂厂址选择的大气弥散问题: HAD101/02[S]. 国家核安全局, 1987.
8	范绍佳, 林文实, 苏雄晖, 等. 理查逊数Ri在沿海近地层大气稳定度分类中的应用[J]. 热带气象学报, 1999, 15 (4): 370- 375.

测量要素	仪器型号	测量范围	测量精度	生产厂家
风速	EL15-1A/2D	0.3—60 m·s^-1	±0.3 m·s^-1	天津气象仪器厂
风向	EL15-1A/2D	0°—360°	± 5°	天津气象仪器厂
温度	PT100	-50~50 ℃	±0.1 ℃	天津气象仪器厂
总辐射	LP02	0—2000 W·m^-2	1 W·m^-2	荷兰Hukseflux Co.
净辐射	NR LITE	-2000~2000 W·m^-2	1 W·m^-2	荷兰Kipp & Zonen Co.

地面10 m风速/(m·s^-1)	日射等级
地面10 m风速/(m·s^-1)	4	3	2	1	0	-1	-2
< 2.0	A	A—B	B	C	D	E	F
2.0—3.0	A—B	B	C	D	D	D—E	E
3.0—5.0	B	B—C	C	D	D	D	D—E
5.0—6.0	C	C	D	D	D	D	D—E
>6.0	D	D	D	D	D	D	D

10 m高度处风速/(m·s^-1)	u < 2.0	2.0≤u < 3.0	3.0≤u < 4.0	4.0≤u < 6.0	6.0≤u
白天用太阳辐射R_D/(cal·cm^-2·h^-1)作稳定度分类
50≤R_D	A	A—B	B	C	C
25≤R_D < 50	A—B	B	B—C	C—D	D
12.5≤R_D < 25	B	C	C	D	D
R_D < 12.5	D	D	D	D	D
夜间用净辐射R_N/(cal·cm^-2·h^-1)作稳定度分类
R_N>-1.8	D	D	D	D	D
-1.8≧R_N>-3.6	-	E	D	D	D
-3.6≧R_N	-	F	E	D	D

ΔT/ΔZ/(K/100 m)	< -1.9	-1.9~-1.7	-1.7~-1.5	-1.5~-0.5	-0.5~1.5	>1.5
稳定度类别	A	B	C	D	E	F

风速/(m·s^-1)	ΔT/ΔZ/(K/100 m)
风速/(m·s^-1)	< -1.5	-1.4~-1.2	-1.1~-0.9	-0.8~-0.7	-0.6~0.0	0.1—2.0	>2.0
< 1.0	A	A	B	C	D	F	F
1.0—2.0	A	B	B	C	D	F	F
2.0—3.0	A	B	C	D	D	E	F
3.0—5.0	B	B	C	D	D	D	E
5.0—7.0	C	C	D	D	D	D	E
>7.0	D	D	D	D	D	D	D