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| 1 | 湍流微气象观测的印痕分析方法及其应用拓展显示文摘在地面与大气间湍流相互作用的研究工作中,印痕(footprint)与印痕分析发挥着越来越重要的作用。文中介绍微气象学意义下印痕与印痕分析的理论、方法、历史和最新研究进展。着重介绍了具有理论和实用意义的数学解析印痕模型和拉格朗日数值印痕模型。对印痕分析在实际工作中的应用与问题进行了评述。文中明确指出了印痕概念的三维空间性质,探讨了将印痕分析从微气象学范畴拓展到中尺度范围的可能性,及其在大气环境问题研究中的意义。 | 蔡旭晖 | 2008 | 大气科学2008，32，1： | 43 |
| 2 | 北京市秋季大气边界层结构与特征分析显示文摘利用2000年9~10月北京市西部城、郊3个站点的探空资料,分析该地区秋季边界层高度的平均变化规律,探讨边界层内温度、风向、风速的廓线性质和结构特征,了解其时空变化和差异。结果表明,北京市秋季白天边界层最大高度平均约1km,夜间稳定层高度在200~400m之间。晴朗天气里,白天城区边界层温度高于郊区,反映出城市热岛的作用,夜间热岛现象不明显。较低的边界层高度和其顶部经常维持的强稳定层(强逆位温层)阻断上下层流动的关联,有利于近地面大气维持静稳状态和该季节雾、氟天气的出现。夜问约400m以下气层的流动大体分为3种形态,即整层小风型、低空急流型和贴地风速极大型。温度层结与夜间流动结构有密切对应关系。 | 张鑫 蔡旭晖 柴发合 | 2006 | 北京大学学报(自然科学版)2006，42，2： | 32 |
| 3 | 核事故条件下的大气扩散模式及应用显示文摘本文介绍一个适用于核事故条件的大气扩散模式 (粒子 烟团模式 )的建立与调试。模式在模拟大气扩散的粒子随机游走方法中引入类似于扩散烟团的核函数概念 ,用以反映单个随机游走粒子所代表的污染物质的空间影响范围。模式解决了随机游走粒子与核函数“烟团”耦合后反映扩散物理真实过程的一致性问题 ,在约 2 0 0km的范围内模拟结果与理论结果相一致。与代表实际大气典型扩散状况的高斯烟羽模式的结果进行定量比较 ,表明本模式结果在 1 0km的范围内总体合理 ,但在近源处有系统偏小。模式瞬时浓度的涨落相对于平均轴线浓度大体控制在 2 0 %~ 3 0 %的范围内。将模式应用于秦山地区的实际地形和气象条件进行实例测试表明 。 | 蔡旭晖 陈家宜 康凌 | 2003 | 辐射防护2003，23，5： | 34 |
| 4 | 海南岛地区海陆风的统计分析和数值模拟研究显示文摘根据实测资料统计分析海南岛地区的海陆风现象和季节变化,并利用WRF模式对全岛海陆风环流进行数值模拟。结果表明,海南岛四季代表月的月平均海陆风日为12.2d,月平均频率约为40%,夏季最高(约49%),冬、春季相当(约41%),秋季最少(约29%);中部山区周围海陆风出现频率较高,北部丘陵地区出现频率较低。海南岛夏季的海陆风环流最强,典型海陆风日的海风环流厚度达2.5km、陆风环流厚度约1.5km;白天海风向岛内伸展60-100km,在岛屿长轴附近形成强辐合带;冬季通常在岛屿中部形成偏南北向的海风辐合带;春季兼有夏季和冬季的特点;秋季海陆风的范围最小、强度最弱,主要出现在西南部山地边缘。各季陆风发展相对较弱,陆风辐合线偏向海上或在岸线附近,其范围和强度明显小于海风环流。海岛山体机械绕流作用明显,迎风面陆风时段易形成陆风锋,夏季常出现在凌晨至05-09时,弧形辐合带向海上推进约10-30km,冬季出现在东南部沿海且强度较弱;背风面海风锋可在北部.西部的平坦地区登陆并向岛内推进,海风发展旺盛时背风面与迎风面的海风在海岛中心汇合,形成覆盖全岛的强辐合带。 | 张振州 蔡旭晖 宋宇 康凌 | 2014 | 热带气象学报2014，30，2： | 30 |
| 5 | 北京地区大气污染物时空分布及累积效应分析显示文摘用 1999年和 2 0 0 0年的监测资料结合随机游走大气扩散模式分析北京地区PM10 和SO2 浓度的时空变化、城区污染排放对整个区域的作用和影响、以及污染物在区域内的累积效应。结果表明 :(1)北京地区污染物浓度具有以城区为中心的空间分布特点和季、日变化规律。(2 )城区和清洁对照点的污染物浓度平均日变化具有显著差异 ,城区基本呈双峰分布 ,清洁对照点定陵则基本为单峰分布。 (3)由扩散模拟的情况对定陵站的监测浓度进行条件性统计分析 ,结果明确反映了城区污染扩散对定陵站浓度的影响。 (4 )北京冬季从城区排放的污染物在当地累积的情况明显 ,累积的时间周期大致为 2~ 5d ; | 张睿 蔡旭晖 宋宇 | 2004 | 北京大学学报(自然科学版)2004，40，6： | 28 |
| 6 | 新中国成立70年来的中国大气科学研究:大气物理与大气环境篇显示文摘新中国成立以来,中国大气物理与大气环境学科不断发展,为大气科学的发展提供了重要支撑,为国民经济的发展提供了重要保障.文章着重介绍新中国成立70年以来中国大气物理与大气环境学科发展的总体概况,梳理改革开放40年大气物理与大气环境学科的主要研究进展,总结21世纪以来的突出研究成果,指出面临的重大问题和挑战,提出未来的重点方向和发展建议. | 王体健 高太长 张宏昇 葛茂发 雷恒池 张培昌 张鹏 陆春松 刘超 张华 张强 廖宏 阚海东 冯兆忠 张义军 郄秀书 蔡旭晖 李蒙蒙 刘磊 佟胜睿 | 2019 | 中国科学:地球科学2019，49，12： | 28 |
| 7 | 华南农田下垫面地气交换和能量收支的观测研究显示文摘利用2004年11月至12月在广东省惠州地区进行的湍流连续观测资料,分析非均匀农田近地面层的基本气象要素特征以及水汽和CO2的浓度与通量输送规律,作为今后深入探讨地表非均匀性效应的基础.通过各辐射分量和感热、潜热与土壤热通量的特征分析,研究能量收支的基本状况,并讨论了造成显著能量“不平衡”的原因.观测的基本结果是:(1)近地面1.8 m高度处以北风为主,风速大多低于2 m/s,正午入射太阳辐射约700 W/m^2;CO2浓度的日变化范围为600~900 mg/m^3,水汽为5~25 g/m^3.(2)各气象要素呈现明显的日变化,当地温度日较差约10℃,相对湿度始终高于50%.CO2和水汽的浓度在夜间较白天高,二者的日平均值为713.7 mg/m^3和15.9 g/m^3;利用涡旋相关法,测得二者的通量在白天高于夜间,日平均值为25.3 mg·m^-2·s^-1和-4.7×10^-2mg·m^-2。s当地的日平均波文(Bowen)比仅为0.04,这主要是由于当地的高湿度造成的.(3)当地存在显著的能量“不平衡”现象,正午时的差额热通量可高达150 W/m^2,这可能与平均垂直运动输送的作用、观测误差以及通量和辐射观测的“源地”不匹配等原因有关.研究结果与荒漠、城市和稻田下垫面的观测事实进行了定量比较. | 郭晓峰 康凌 蔡旭晖 朱彤 | 2006 | 大气科学2006，30，3： | 26 |
| 8 | 京津地区夏季大气局地环流背景研究显示文摘用非静力平衡的中尺度模式ARPS5.0IHOP5,模拟京津地区夏季边界层大气的背景流场,同时用风场诊断模式和实际观测资料获取该地区2004年夏季1个月(8月)的逐时低层大气流场,作为模拟结果的比对。通过对模拟流场的分析,得出以下结论:京津地区夏季受昼夜循环的山谷风、海陆风影响明显,山谷风的最大影响范围可以覆盖区域内的平原地区,海陆风的影响可以伸展入陆地100km左右。在这两个环流的影响下,区域内主导风向出现更替,下午至上半夜主导风向为偏南风,下半夜至上午为偏北风。凌晨风向更替过程中可以在山前出现一条汇聚带。 | 游春华 蔡旭晖 宋宇 郭虎 | 2006 | 北京大学学报(自然科学版)2006，42，6： | 25 |
| 9 | 石景山工业区PM_(10)污染对北京市影响的模拟计算显示文摘利用美国EPA推荐的大气模拟系统Calpuff,以及 2 0 0 0年 1月、4月、7月和 1 0月北京市的气象观测资料和石景山PM10 的排放清单 ,通过模拟计算 ,分析了该工业区对北京市影响的范围和大小 .结果表明 ,对工业区为中心的南北方向的狭长区域的影响尤其显著 ,区内月平均浓度贡献可以超过 1 4 0 μg/m3 .对北京市中区 (包括东城、西城、宣武、崇文 4区 )的月平均浓度贡献仅在 4 μg/m3 左右 .但个别日也会产生严重影响 ,对市中区的浓度贡献可以达到 2 6 3 μg/m3 .从月平均浓度的贡献比例来看 ,对石景山区内而言 ,首钢排放 (以无组织排放为主 )接近 70 % ,建材排放可占 1 5 %~ 3 0 % ,扬尘比例占 1 0 %左右 .对市中区而言 ,首钢无组织排放、建材、扬尘为主要贡献的污染源 ,分别可占到 3 0 % ,2 0 %和 2 0 % . | 宋宇 陈家宜 蔡旭晖 | 2002 | 环境科学2002，23，S1： | 23 |
| 10 | 北京地区大气PM10和SO_2的背景浓度分析显示文摘用 2 0 0 0年 1、 4、 7、 1 0月北京地区 5个测站的逐时环境监测资料 ,同期 2 0个测点的逐时气象观测数据 ,结合风场诊断和随机游走扩散模拟方法 ,分析北京城区污染物的输送扩散作用对郊外清洁对照点 (定陵站 )浓度监测结果的影响 ,并初步推断这一地区大气可吸入颗粒物 (PM1 0 )和二氧化硫 (SO2 )的背景浓度。结果表明 ,清洁对照点定陵站受北京城区大气污染物的影响显著。去除这种影响并经进一步的概率分析 ,获得本地区SO2 的背景浓度估计值在冬季 ( 1月 )约为 0 0 4 4mgm- 3 以下 ,其他各季约为 0 0 0 8mgm- 3;PM1 0在冬春夏季 ( 1、 4、 7月 )的背景浓度估计值约为 0 0 3~ 0 0 4mgm- 3,秋季( 1 0月 )约为 0 0 1~ 0 0 2mgm- 3。 | 蔡旭晖 张睿 宋宇 谢绍东 | 2004 | 气候与环境研究2004，9，3： | 23 |
| 11 | “海洋1号”卫星在海冰监测和预报中的应用显示文摘“海洋1号A”卫星是我国发射的第一颗海洋卫星.2002~2003年冬季,该卫星首次应用于我国渤海海冰监测和预报.建立了从卫星1B级数据开始的海冰反演系统,提供海冰遥感图像和海冰密集度、冰厚与冰外缘线数值产品,作为渤海海冰监测和海冰数值预报初始场的重要信息来源,以及海冰预报质量检验的参考依据之一.介绍所发展的“海洋1号A”卫星海冰反演系统的流程、算法和反演参数,海冰反演结果,及其在渤海海冰监测和预报中的应用. | 罗亚威 张蕴斐 孙从容 吴辉碇 蔡旭晖 刘煜 白珊 金振刚 | 2005 | 海洋学报2005，27，1： | 22 |
| 12 | 大孔径闪烁仪湍流通量印痕模型的建立与应用显示文摘针对近年兴起的适用于大范围区域平均通量观测的大孔径闪烁仪(LAS),建立了一个基于欧拉分析方法的LAS印痕模型,用于对LAS测量数据的印痕分析和质量控制。作者介绍模式的建立方法并对模式的输入参数进行了讨论。另外,应用LAS印痕模式来分析2005年小汤山非均匀下垫面的观测实验数据,并与涡动相关数据进行线性回归分析,获得较好的相关性。结果显示该LAS印痕模型在观测数据的分析中有很大的实用价值,适用于非均匀下垫面的研究。 | 彭谷亮 蔡旭晖 刘绍民 | 2007 | 北京大学学报(自然科学版)2007，43，6： | 22 |
| 13 | 北京地区低层大气流动模态研究显示文摘用风场诊断方法和实际观测资料对北京地区低层大气的背景流动情况进行分析 ,获取当地流动时空演变的总体型式或模态。所获初步结果表明 ,该地区大气流动总体分为秋冬型和春夏型。秋冬型更多受强天气系统的影响 ,春夏型则更多表现出局地中尺度热力环流特征。中尺度环流是该地区低层大气流动的基本模态 ,春夏季和秋冬季弱系统条件下的区域流动大体按这种模态演变。秋冬季大风天气的流动受地形的动力扰动作用明显 ,扰动表现为水平涡旋形态 ,其影响范围包括北京城区及西北部山地。 | 蔡旭晖 郭昱 刘辉志 陈家宜 | 2002 | 北京大学学报(自然科学版)2002，38，3： | 22 |
| 14 | 非均匀下垫面湍流通量观测的印痕分析显示文摘利用2005年在北京昌平区小汤山开展的非均匀下垫面观测实验的观测数据,分别处理了涡旋相关法和大孔径闪烁仪LAS测得的感热通量,并运用印痕模型对数据进行'源区'分析。分析结果表明:在复杂地表上,涡旋相关的测量值由于混杂了其他下垫面的通量信息,不能真实地反映其观测区域的湍流特征,存在着观测误差。而LAS观测出现的低估问题则与掺混高度和'源区'有关。通过用印痕方法进行数据订正后,以上问题均得到很好的改善,订正结果与LAS观测通量的线性关系良好,两者的相关系数达到0.9。实验结果验证了印痕模型在非均匀下垫面的适用性。 | 彭谷亮 刘绍民 蔡旭晖 卢俐 徐自为 | 2008 | 大气科学2008，32，5： | 21 |
| 15 | 大气边界层高度确定及应用研究进展显示文摘大气边界层高度是表征边界层特征的重要参量,影响边界层内水热、物质、能量的垂直分布,也是数值模拟、环境评估中的重要参数。从湍流运动、热力作用、动力作用以及物质分布等多视角总结了大气边界层高度的定义及确定方法,回顾了采用直接观测手段和遥感手段确定大气边界层高度的不同方法,对比了大气边界层高度不同获取手段的优缺点,梳理了大气边界层高度参数化方案,探讨了大气边界层高度确定中存在的问题,并提出未来相关研究和应用可能突破方向。 | 张宏昇 张小曳 李倩惠 蔡旭晖 范绍佳 宋宇 胡非 车慧正 权建农 康凌 朱彤 | 2020 | 气象学报2020，78，3： | 20 |
| 16 | CALPUFF在复杂地形条件下的近场大气扩散模拟研究显示文摘利用在湖南省丘陵河谷地区开展的高时空分辨率大气扩散综合实验资料,研究美国国家环保局(USEPA)推荐的导则模式CALPUFF(California Puff Model)在复杂地形条件下近场应用的适用性。采用不同时间分辨率的诊断风场和不同扩散参数计算方案,模拟不同气象条件下的近场地面浓度分布。通过与示踪实验实测采样浓度对比分析,得到:采用实测湍流廓线资料计算扩散参数能够较好地模拟近场浓度分布;将实测湍流速度标准差与稳定度参数的拟合关系替代CALPUFF默认的湍流参数化方案,能够改进默认相似性理论方案的模拟结果;风速较大、风向稳定时,模拟结果对风场的时间分辨率和扩散参数计算方案的敏感性较弱;风速较小、风向多变时,需采用逐10 min风场模拟地面浓度场分布,且实测湍流方案模拟结果相较于相似性理论方案模拟值偏大,并更接近实测值。总之,采用逐时风场和实测湍流方案,或逐10 min风场和修正后的相似性理论方案的CALPUFF模式能较好地模拟研究区域复杂地形的近场峰值浓度。 | 朱好 张宏升 蔡旭晖 李凤菊 刘新建 | 2013 | 北京大学学报(自然科学版)2013，49，3： | 19 |
| 17 | 内陆丘陵河谷地区小风条件下的大气扩散模拟研究显示文摘针对湖南中部丘陵河谷地区的气象特点,开展了小风条件下大气扩散的数值模拟研究,并与示踪实验结果进行比较.模拟采用美国EPA推荐的非稳态拉格朗日高斯烟团模式CALPUFF,以加密的地面气象观测资料、边界层垂直廓线观测资料和铁塔多层湍流观测资料作为模拟气象场的输入.中等风速和小风条件下的模拟结果表明:模式对地表类型及资料的分辨率敏感;模式默认的地表参数不能准确地反映当地的实际情况;默认的微气象学法模拟方案给出的近场扩散浓度明显偏低,采用实测湍流资料可明显改善模拟结果.根据实际下垫面情况和塔层湍流实测资料,对模式的土地利用类型和对应的地表参数、近地层湍流速度参数化方案进行了修正,修正后方案的模拟结果与实测值吻合较好,与使用实测湍流廓线观测资料的模拟效果接近,表明模式参数的本地化和优化是必要的. | 朱好 蔡旭晖 张宏升 康凌 陈家宜 | 2011 | 环境科学学报2011，31，3： | 16 |
| 18 | 北京地区大气中尺度扩散模态和时间特征分析显示文摘用随机游走大气扩散模式和 1981年的历史气象观测资料 ,研究北京地区中尺度扩散的历史背景状态。由示踪物从北京城区连续排放条件的模拟结果 ,分析各季平均浓度的空间分布和示踪物在模式区域输送扩散的时间尺度。结果表明 ,冬季示踪物偏南、夏季偏西北的输送明显 ;春季扩散影响范围最小、秋季最大。示踪物从 2 0 0km× 2 0 0km模式区域输出的平均时间 (去除时间 )明显分为冬春季和夏秋季两组 ,前者较小 ,平均在 2 0h以下 ,后者较大 ,平均约 30h。不同去除时间出现的频率分布是非对称的 ,在长去除时间一侧 ,出现频率下降缓慢 ,显示污染物有在该区域内长时间滞留的可能。 | 郭昱 蔡旭晖 刘辉志 陈家宜 | 2002 | 北京大学学报(自然科学版)2002，38，5： | 15 |
| 19 | 海南岛地区大气边界层高度的时空变化特征显示文摘利用WRF模式模拟分析海南岛及其邻近海区的大气边界层高度时空变化特征。结果表明,海南岛春夏季北部开阔地区平均边界层较高,约500~600 m;秋冬季海岛的西北–东–东南沿岸的半环绕地带平均边界层较高,约500~700 m;岛内中南部山区平均边界层高度较低且季节变化不大,数值约200~500 m。各季盛行风向及海风发展因素与平均边界层的空间分布之间有良好的对应关系。海岛周边海区秋冬季平均边界层高度约500~800 m,春夏季约100~500 m,呈秋冬季高、春夏季低的季节变化特征。岛内边界层高度最大值出现在春夏季,可达1800 m以上;沿岸地区边界层高度最大值出现在秋冬季,约1300~1500 m。海南岛岛内区域具有典型的陆面大气边界层日变化规律;沿海地带受盛行风向的影响,向岸流和离岸流时边界层日变化分别表现为海洋性和陆地性的特点。 | 张振少 蔡旭晖 宋宇 康凌 黄昕 李沁怡 | 2013 | 北京大学学报(自然科学版)2013，49，5： | 14 |
| 20 | 一个对流边界层大涡模式的建立与调试显示文摘本文介绍一个适合于对流边界层的大涡模式的建立及其调试结果。该大涡模式建立过程中注重于计算的节省,同时也强调原理与方法的简单和合理性。模式的调试表明,对于平坦均一地形的情况,模拟可以获得合理的结果。调试同时显示了模式对较低水平分辨率的适用条件,以及模式应用于模拟较大水平范围问题的可能性。 | 蔡旭晖 陈家宜 | 1995 | 大气科学1995，19，4： | 14 |
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