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目 录

1 引言 1

2 资料及处理 3

2.1 资料选取 3

2.2 资料处理 3

3 边界层低空急流季节变化 4

3.1 边界层低空急流统计特征 4

3.2 边界层低空急流特征相关性分析 6

3.3 边界层低空急流风向分析 11

3.4 边界层低空急流强度与高度的分析 11

3.5 边界层低空急流与逆温层之间的关系 12

4 边界层低空急流日变化 14

4.1 南京一次边界层低空急流过程日变化 14

4.1.1 边界层低空急流高度日变化 16

4.1.2 边界层低空急流风速风向日变化 16

4.1.3 边界层低空急流逆温日变化 17

4.2 寿县一次边界层低空急流过程日变化 17

4.1.1 边界层低空急流高度日变化 18

4.1.2 边界层低空急流风速风向日变化 19

4.1.3 边界层低空急流逆温日变化 19

5 结论 20

参考文献： 22

致谢 23

2016-2017年苏皖地区边界层急流结构分析

梁霄

，China

Abstract：Using the L-band radiosonde data from four sites in Anqing, Fuyang, Nanjing, and Xuzhou during 2016-2017 to study the statistical characteristics and boundary layer structure of low-level jets at the four site areas, and to find the seasonal variations and inversions of low-level jets .In Nanjing and Anqing,the seasonal changes are similar, and the occurrence frequency of the rapid and inversion temperatures is high in autumn and winter; the seasonal variations of the low-level jet and the inversion layer in Fuyang and Xuzhou are similar, and the frequency of jet and inversion occurs strongly in spring and winter. The low-level jets occurring in the four regions are dominated by jets that are 10-15m/s eastward, and the jets are highly concentrated between 200-800m. Using the data of small-bodied soundings in Nanjing and Shouxian in December 2016, it was found that the diurnal variations of a typical southeastern jet flow in the two regions were similar and accompanied by ground radiation inversion.

Key words： Low-level jet；Seasonal variation；Diurnal variation; Statistics characteristics

1 引言

边界层低空急流与强降水、空气污染、风能利用、航空安全以及许多天气现象有着非常密切的联系，在过去的半个世纪中，各国科学家都针对低空急流进行了大量且深入的研究并已取得了丰硕的成果。

边界层低空急流从20世纪30年代被发现开始就因为其可以为强降水天气提供背景场和充足的水汽等有利条件而受到人们的密切关注。Blackadar等(1957)发现边界层在低层出现了强而有力的气流^[1]； Thorpe（1997）， Andreas（2000）利用简单模型解释了稳定边界层中由于摩擦清除导致的惯性振荡是边界层低空急流产生的原因，观测显示边界层低空急流的风速、出现高度以及对应的温度结构有着很强的相关性；Bantan(2002) 利用多普勒雷达资料分析了边界层低空急流特征，发现急流轴下层TKE flux的向下输送；孙继松（2005)通过2000-2003年的北京夏季边界层统计资料发现急流是由于平原与山区之间温度梯度变化而引起的^[2]；Miao等(2009)发现北京的风场环境与局地环流有着密切的相关性；Helmis等（2013）发现美国东海岸高低压系统形成的斜压系统是边界层低空急流的重要因素；Klein（2016）利用边界层风廓线图以及WRF模拟边界层急流过程再次证明湍流摩擦减弱是影响夜间边界层急流形成的重要原因。我国科学家也已经针对边界层急流对局部暴雨和特大暴雨的影响做出了大量的研究，为我国对强降水的预测提供了有力的科学依据（俞樟孝等，1983；吴海英等，2010）^[3]。

低空急流在天气学中被认为是发生在850-700hpa之间的强风带，而在边界层气象中各学者对低空急流的具体定义有着一定的差距。Blackadar等(1957)将低空急流描述为2KM以内强而快的气流；之后研究中低空急流被定义为边界层内风速垂直廓线呈鼻状，急流轴风速至少达10m/s，且最大风速上方存在风速垂直切变，急流轴上部最小风速与最大风速之间风速差至少为2m/s(Andreas 2000)， 1.5m/s (Bantan 2002)，5m/s (Lundquist和Mirocha 2008)。Bonner（1968） 在对北美低空急流定义时主要有：一是高度，最大风速要出现在据地1500m以内的大风层中； 二是低空急流的最大风速要大于等于12m/s； 三是要求最大风速高度以上风速随高度减小，上下层风速差要达到6m/s^[4]。Hu(2013)认为低空急流风速廓线要出现“鼻状”边界层结构（图1），并将800m高度以下局地最大风速为边界层急流强度。研究证明急流厚度（）与风速切变 之间并没有明显关系（厚度厚的强急流与厚度薄的强急流都可能出现）；Klein.PM （2016）对边界层急流强度则加上最低高度200m的条件。而我国科学家在研究低空急流时普遍将600 hPa 以下某层低层大气中风速≥12m/s的强风带定义为低空急流，在研究中尚未对风速的切变和高度做出明确要求。在部分低空急流过程中存在风向的明显切变，在轨迹图上可以明显看出轨迹的旋转过程（图2），急流风向转变为相反方向的高度被定义为低空急流转向高度。

低空急流的形成原因现在还没有明确的定论，学者普遍认为是由于惯性振荡，即日落后边界层湍流摩擦变弱，但底部仍然存在小的湍流摩擦作用，此时风速保持次地转，此时边界层上部湍流摩擦快速减少并迅速消失，当大气层结稳定时出现超地转运动，在科氏力的作用下地转偏差产生震荡以惯性圆轨迹随高度顺时针旋转而形成急流^[5]；也有认为是由于天气尺度和斜坡地形斜压性作用即地形与天气形势影响； 还有认为是由于气流绕山的分流、风道和汇合、海陆风、山谷风造成^[6]。 边界层温度垂直递减率越大，则对流垂直作用和乱流垂直作用以及两者的混合作用越明显， 因此很多低空急流的研究总是与逆温层相联系^[7-8]。

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