利用"西北干旱區(qū)陸-氣相互作用野外觀測實驗"加密觀測期間敦煌站的溫度探空廓線作為大渦模式的初始場,通過在模式中設置冷源的方法,模擬研究對流冷池中的湍流結構特征,以及冷池頭部和尾部的湍流對沙塵抬升和垂直傳輸?shù)挠绊?進一步通過改變冷源冷卻率和冷源半徑大小的敏感性試驗,探究冷源強度和尺度變化對對流冷池內湍流結構、冷池移動速度和沙塵抬升效率等特征的影響。研究表明:（1）模式模擬的對流冷池結構特征與觀測結果較為一致,冷池的頭部為較大的湍流渦旋,尾部是受頭部下沉氣流的阻擋和風切變共同作用形成的湍流渦旋,強度和尺度較小,且距離頭部越遠,尾部湍流強度也越弱。（2）冷池頭部渦旋引起的沙塵抬升潛勢較尾部的大,冷池密度流抬升的沙塵大部分在冷池內混合,僅少部分擴散到冷池外,頭部的沙塵絕對濃度約是尾部的兩倍。（3）增大模式冷源冷卻率和冷源尺度,冷池密度流強度增強,頭部渦旋移動速度增大,產生的沙塵抬升潛勢也增大,沙塵可被冷池內增強的湍流渦旋傳輸?shù)捷^高的高度,但由于冷池與環(huán)境大氣的夾卷作用也增強,冷池消散也較快。 

【文章來源】：高原氣象. 2018,37(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

模式模擬1h30min時模擬區(qū)域內的風場(單位:m·s－1)

圖6模擬1h42min后沙塵絕對濃度(彩色區(qū))、位溫(白色等值線，等值線間隔為1K，單位:K)和風場(矢量，單位:m·s－1)的垂直分布Fig．6Theverticaldistributionoftheabsoluteconcentrationofdust(colorarea)，potentialtemperature(whitecontour，thecontourintervalis1K，unit:K)andwindfield(vector，unit:m·s－1)atsimulatedtimeof1h42min圖7模擬1h42min后0．5m高度水平面上位溫(a)和水平風速(b)的概率密度函數(shù)分布Fig．7PDFsofpotentialtemperature(a)andwindspeed(b)attheheightof0．5mmodellevelatsimulatedtimeof1h42min3．3冷源半徑對冷池結構和沙塵抬升的影響通過改變冷源半徑的敏感性試驗，分析了冷源尺度對對流冷池結構特征及沙塵抬升潛勢的影響。從不同冷源半徑試驗模擬的在1h42min時的風場和位溫的垂直剖面(圖9)可以看出:(1)增大冷源半徑，冷池的移動速度、頭部的高度和寬度、頭部湍流渦旋的強度都增加。當冷源半徑為2km時［圖9(a)］，模擬的對流冷池頭部較低，頭部的湍流渦旋也較弱，而且頭部與尾部的分界不明顯，與Flamantetal(2007)和Ｒobertsetal(2012)觀測得到的對流冷池結構有較大差異，說明形成黑風暴的對流云團的尺度一般較大。當冷源半徑增大到6km時，冷池頭部的湍流渦旋可以達到2km的高度，其中最大上升和下沉氣流的速度可以分別達到19．88m·s－1和16．44m·s－1(標準試驗中相同模擬時間頭部的最大上升和下沉速度分別約為13．6m·s－1和14．6m·s－1)。(2)隨著冷源半徑的增大，對流冷池尾部區(qū)域加長，湍流

圖8黑風暴頭部(實線)和尾部(虛線)所有格點的總體沙塵抬升潛勢隨時間的分布Fig．8Thetimevariationofthetotaldustupliftpotentialofallgridpointforthehead(solidline)andthetail(dottedline)oftheblackstorm徑，冷池密度流的強度增加，如冷池半徑從3km(試驗Ｒ6)增加到6km(試驗Ｒ8)，冷池最低位溫減小了約40K。當增大冷源半徑時，由于冷池內外較強的夾卷作用，位溫較高區(qū)間(308～318．5K)的概率密度函數(shù)也較大。圖10(b)顯示，增大冷源半徑，0．5m高度上水平風速的最大值也增大(試驗Ｒ5，Ｒ6，Ｒ7和Ｒ8的最大水平風速分別為16．8，20．0，25．6和28．8m·s－1)。通過分析不同冷源半徑試驗模擬的冷池頭部和尾部湍流渦旋對沙塵總體抬升潛勢的影響發(fā)現(xiàn)(圖11)，增大冷源半徑，冷池頭部和尾部的總體沙塵抬升潛勢均增大，且頭部和尾部的總體沙塵抬升潛勢的差別也增大，如冷源半徑為3km(試驗Ｒ6)圖9模擬1h42min后垂直速度(彩色區(qū)，單位:m·s－1)、位溫(等值線，等值線間隔為1K，單位:K)和風場(矢量，單位:m·s－1)的垂直分布Fig．9Theverticaldistributionofverticalvelocity(colorarea，unit:m·s－1)，potentialtemperature(contour，thecontourintervalis1K，unit:K)andwindfield(vector，unit:m·s－1)atthesimulatedtimeof1h42min圖10模擬1h42min后0．5m高度水平面上位溫(a)和水平風速(b)的概率密度函數(shù)分布Fig．10PDFsofpotentialtemperature(a)andhorizontalvelocity(b)attheheightof0．5mmodellevelat

【參考文獻】：
期刊論文
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