利用中尺度模式WRF（V3.9）對2016年8月17～18日重慶一次城市熱島環(huán)流個例進行了數(shù)值模擬,探討了山地城市熱島環(huán)流的三維結(jié)構(gòu)和演變特征,分析了熱島環(huán)流期間湍流動能和各項湍流通量的特征。結(jié)果表明:15:00（北京時,下同）鄉(xiāng)村風(fēng)開始出現(xiàn),隨著熱島強度增強鄉(xiāng)村風(fēng)增大,18:00熱島環(huán)流結(jié)構(gòu)最顯著,次日02:00熱島環(huán)流結(jié)構(gòu)被破壞,僅低層存在微弱的鄉(xiāng)村風(fēng)。其中,重慶市城市熱島環(huán)流最強時,水平尺度約城市尺度的1.5～2倍,垂直厚度約1.3 km,水平風(fēng)速約2～4 m s^-1,最大上升速度約0.5 m s^-1。受地形、河流以及背景風(fēng)的影響,環(huán)流呈現(xiàn)非對稱的結(jié)構(gòu),且強度較弱。湍流特征分析結(jié)果表明,城市區(qū)域的湍流動能明顯大于其它區(qū)域。此外,城市熱島環(huán)流通過湍流運動將郊區(qū)的水汽輸向城市;高層湍流動量補充邊界層中因熱島環(huán)流發(fā)展而造成的動量耗散。 

【文章來源】：大氣科學(xué). 2020,44(03)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

b中數(shù)字

上升運動大大增強，說明此時谷風(fēng)開始出現(xiàn)。18:00（圖8c）山體處上升運動的強度和規(guī)模大大減弱，這說明此時谷風(fēng)開始向山風(fēng)轉(zhuǎn)換，受城市熱島環(huán)流的影響沙坪壩西側(cè)依舊保持較強的上升運動。至次日02:00（圖7d）山體處再次呈現(xiàn)以下沉運動為主的特征，說明重慶市受山風(fēng)影響。垂直運動表現(xiàn)的特征和水平風(fēng)場的特征相一致。由以上分析可知，鄉(xiāng)村風(fēng)主要出現(xiàn)在15:00至次日02:00。谷風(fēng)出現(xiàn)在午后15:00～18:00、18:00～02:00為谷風(fēng)向山風(fēng)轉(zhuǎn)換的過渡期，山風(fēng)主要出現(xiàn)在02:00以后至次日清晨。長江和嘉陵江激發(fā)出的陸風(fēng)主要出現(xiàn)在凌晨，在02:00前后規(guī)模較大。重慶市地面鄉(xiāng)村風(fēng)受沙坪壩西側(cè)谷風(fēng)的影響，谷風(fēng)改變了鄉(xiāng)村風(fēng)的輻合位置，鄉(xiāng)村風(fēng)推遲了離城市較近的丘陵東側(cè)谷風(fēng)向山風(fēng)轉(zhuǎn)變的時間。4.4垂直環(huán)流結(jié)構(gòu)為了清晰地展示城市熱島環(huán)流的垂直結(jié)構(gòu)和演變特征，過（29.60°N，106.46°E）作緯向和經(jīng)向風(fēng)場的垂直剖面�？紤]到水平速度與垂直速度相比量級較小，在合成風(fēng)矢量時將垂直風(fēng)速擴大5倍。重慶丘陵呈細長條狀分布，東西向地形起伏較大，丘陵高度在0.3km以內(nèi)；南北向地形起伏平緩，圖62016年8月（a）17日08:00、（b）17日15:00、（c）17日18:00和（d）18日02:00模擬的2m溫度場的水平分布（陰影，單位：°C）。等值線為地形高度（單位：m），坐標軸上的紅色線條表示城市Fig.6Distributionofsimulated2-mtemperature(shaded,units:°C)at(a)0800BT,(b)1500BT,(c)1800BT17August,and(d)0200BT18August,2016.Terrainheightshownincontours(units:m),theredbarsontheaxisrepresenttheurbanarea3期朱麗等：重慶城市熱島環(huán)流結(jié)構(gòu)和湍流特征的數(shù)值模擬

緯距，水平風(fēng)速約2～3ms1，最大上升速度約0.4ms1，在地面之上0.5km處出現(xiàn)回流，環(huán)流厚度約1.4km。由于地形坡度的存在導(dǎo)致山頂和山谷處產(chǎn)生溫差（姜平等,2019），部分山體處出現(xiàn)谷風(fēng)或谷風(fēng)環(huán)流。在丘陵1的西側(cè)，有較強的上升氣流，最大值可達0.8ms1，這可能是此時的谷風(fēng)與背景氣流疊加而形成的；丘陵1的東側(cè)谷風(fēng)與城市熱島環(huán)流反向疊加，削弱了西支熱島環(huán)流的強度和水平尺度。在丘陵2的西側(cè)，谷風(fēng)削弱了東支熱島環(huán)流下沉支速度和水平尺度；丘陵2的東側(cè)有一因地形差異激發(fā)出來的谷風(fēng)環(huán)流圈，環(huán)流水平尺度和垂直厚度均較小，水平速度約3～4ms1，垂直速度約0.2ms1，這一環(huán)流削弱了熱島環(huán)流水平尺度。南北向剖面圖上顯示（圖9d），城市南側(cè)熱島環(huán)流水平尺度約0.15個經(jīng)距，水平速度約2～3ms1，最大上升速度約0.4ms1，最大下沉速度約0.4ms1，可向上伸展約1.2km，由于背景風(fēng)的存在，城市南側(cè)的熱島環(huán)流并未出現(xiàn)高空回流。環(huán)流的下沉支所在點的下墊面類型是水，水面溫度較城市溫度低，故增強了環(huán)流的下沉運動，且增大了環(huán)流的水平尺度。丘陵3北側(cè)的地形陡然下降，可能激發(fā)了地形下坡風(fēng)，故在城市熱島環(huán)流的上升支附近出現(xiàn)了下沉氣流，削弱了環(huán)流上升支的強度。城市北側(cè)的熱島環(huán)流圈水平尺度約0.15個經(jīng)距，水平風(fēng)速約2～3ms1，最大上升速度約0.5ms1，在地面之上0.4km處出現(xiàn)回流，環(huán)流厚度約1.3km。丘陵4南圖8同圖6，但為第二模式層（約20mAGL）垂直速度（陰影，單位：ms–1）Fig.8SameasFig.6,butforverticalvelocity(vectors,units:ms1)atthesecondmodellevel(about20mabovegroundleve

【參考文獻】：
期刊論文
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