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温之平教授、陈桂兴副教授团队在湍流与海风锋面的相互作用方面取得新进展

点击数:582 来源:本院 文章录入:zengying 更新时间:2017-05-11

海风对沿海城市的局地天气和环境变化有重要影响。我院温之平教授、陈桂兴副教授、博士生姜平(第一作者)与日本东北大学佘伟明准教授合作在于国际著名期刊《Journal of Geophysical Research Atmospheres》上发表题为“Interaction between Turbulent Flow and Sea-Breeze Front over Urban-like Coast in Large-Eddy Simulation”的论文,利用米级分辨率的计算流体动力模式(CFD)开展理想化数值试验,考察了海岸城市上空的湍流活动及其与海风锋面多尺度相互作用的特征机制。

结果表明,受到建筑物的热力动力影响,有组织湍流活动在城市上空活跃发展,呈现平行于背景风场的条状结构(图1)。当海风锋面侵入城市上空时,受条状湍流和建筑物影响,锋面从简单二维结构演变为复杂三维结构,锋面头部变高呈现鼻状结构,锋线出现不规则凹凸特征,移速则显著变慢。特别是,湍流上升区东侧的经向涡线与海风锋面环流的同方向涡线相融合,可导致锋面垂直运动的明显加强(图2)。在海风锋面入侵城市期间,受到频繁的有组织湍流的影响,锋面特征结构反复出现调整变动。海风锋面的推进过程和三维结构可显著影响海岸城市的局地气象要素变动,也能调节污染物扩散等环境因素。研究结果有助于提升对沿海城市天气精细结构和变化机制的科学认识。

相关论文:

Jiang, P., Z. Wen, W. Sha, and G. Chen(corresponding author), 2017: Interaction between Turbulent Flow and Sea-Breeze Front over Urban-like Coast in Large-Eddy Simulation. Journal of Geophysical Research Atmospheres, doi: 10.1002/2016JD026247. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2016JD026247/full

图1-温度.gif

1. 海风入侵城市的温度三维结构


图2-上升流和流线.gif

2. 湍流单体与海风锋面的碰并过程