鄱阳湖地区近地面大气边界层特征研究

大气边界层是地球大气动量、能量和各种物质上下输送的通道，全球变化的区域响应以及地表变化和人类活动对气候的影响都是通过大气边界层过程来实现的。因此，了解边界层结构和物理过程对于我们理解地气之间的交换、提升数值模式的模拟能力具有十分重要的科学意义。然而，边界层的结构和物理过程显著受到地表特征的影响，迄今为止，我们对大的湖泊地区的边界层结构和物理过程仍然不是十分了解。.近年来，江西气象部门在鄱阳湖地区共建立了41座10-100 m的气象观测塔，积累了多年连续的该地区边界层梯度观测资料。利用这些资料系统分析大气边界特征，对了解鄱阳湖地区的区域气候特征具有重要意义。本项目拟利用这些资料和补充观测资料，分析研究鄱阳湖地区粗糙度、曳力系数等参数特征以及该地区近地面大气边界层的结构和物理过程特征，为鄱阳湖地区生态环境变化的研究和生态经济区的建设以及数值模式中内陆湖泊表面参数化方案的改进提供科学参考。

1、在鄱阳湖南北侧分别设立了近地面层梯度和超声观测。2010年6月，在鄱阳湖南侧设立了1座70米高度的观测塔对风温湿进行梯度连续观测，2012年9月，在该塔安装了EC150湍流观测系统（含水汽和超声）。另外，2010年起，利用鄱阳湖北侧的100米风能观测塔进行风、温、湿的梯度观测和1层风、温超声观测。并对这2座铁塔的观测数据进行了收集整理和建库，为鄱阳湖地区的近地面大气边界层研究提供基础数据。2、利用铁塔观测数据，分析了鄱阳湖复杂地表条件下一次冷空气强风过程、一次强降水天气过程和一次对流天气过程的近地面大气边界层特征。得到：强风天气过程中风速有低频和下沉运动，阵风特征明显，强风期间风速随高度呈指数递增。强风侵入前，阵风和湍流动量通量都比较小，阵风动量通量比湍流动量通量稍大；但强风侵入后，湍流动量通量超过阵风动量通量。对于鄱阳湖地区的强降水天气过程，虽然大尺度天气背景条件是降水天气发生的主要原因，但鄱阳湖区复杂地形地表对降水具有重要的影响：强降水发生前受东南暖平流影响，近地面边界层水汽累积，不稳定增加；暴雨过程中，受鄱阳湖复杂地表影响的产生，近地层感热、潜热通量迅速增加，与降水强度相互作用。降水过程中，近地面层风场湍流动量通量下传和水平输送增加，鄱阳湖的水汽输送加强降水强度。降水过程中，湍流动能达到最大值，地表作用明显，近地面边界层的湍流场为暴雨提供动力条件。强降水前，中尺度动量通量占主要地位，降水过程中湍流动量通量显著加强。分析还发现，夏季鄱阳湖暖水面对过境对流天气有减弱作用。3、分析了鄱阳湖地区的天气气候特征。除8-10月份外，鄱阳湖东部的降水均比鄱阳湖西部的大，表明西风带系统影响时，湖东降水多于湖西。气温方面，则是湖东始终比湖西高。另外，分析鄱阳湖地区多年降水资料发现：鄱阳湖地区有湖效应天气事件发生（年均1.14次），多数发生在12月-次年5月。湖效应降水期间，地表到850 hPa之间的温差大都为8.0-9.5℃，呈上冷下暖不稳定结构。有利于鄱阳湖湖效应降水的天气背景概念模型主要有2类，一类是槽型（约占88%），主要出现在11月-次年6月，另一类是热带气旋型（约占12%）。4、资助发表论文15篇，其中SCI（含SCIE）2篇，核心刊物7篇，国际交流1篇。分别资助1名博士生毕业论文和1名硕士生毕业论文。