三维层结流中地形上空湍流边界层结构特征研究.pdfVIP

第28卷 第2期 气 象 科 学 Vo1．28，No．2 2008年4月 SCIENTIA METEOROLOGICA SINICA Apr．，2008 罗小春，谈哲敏．三维层结流中地形上空湍流边界层结构特征研究．气象科学，2008，28(2)：168—175 三维层结流中地形上空湍流边界层 结构特征研究 罗小春 谈哲敏 (南京大学大气科学系中尺度灾害性天气教育部重点实验室，南京210093) 摘 要 利用中尺度数值模式ARPS，在理想条件下研究了旋转、地表摩擦的共同作用下，均 匀来流条件下，三维层结大气中地形上空及其边界层结构特征。重点讨论了不同的山地流动Fr 数、不同上游来流方向情况下，山地流动及其边界层的特征。在大气稳定层结条件下，山地流动具 有上游阻挡、下游急流加速以及重力波破碎等流动特征，这些山地流动特征在柯氏力的影响下，均 表现出了南北非对称性。当山地流动的Fr数增加(增加地形高度)时，山地流动的南北急流增强， 由于柯氏力的影响，南侧急流的增幅更为显著，流动的南北非对称性增强。在干过程山地流动中， 由急流所导致的强烈的垂直风切变，是湍流边界层产生和发展的直接决定因素。 关键词 地形流动 Fr数 柯氏力 边界层 分类号 P435 文献标识码 A Boundary layer of stratified flow over a three dimensional mountain Luo Xiaochun Tan Zhemin (Key Lab．of Meso—scale Severe Weather of^氟n t of Education，and Department of Atmospheric Sciences， Nanjing University，Nanjing 210093) Abstract Under the conditions of hydrostatic，geostrophic balance，and uniform west wind，the stratified flow over a three—dimensional(3 D)elliptical mountain is simulated by a storm—scale numerical model(ARPS)．In this paper a series numerical experiments were conducted to study the impacts of the mountain Fr number and the upstream flow orientation on the flow over three—dimensional mountain and the downstream boundary layer structure．The flow over 3 D mountain is characterized by a string of phe— nomena，such as upstream block，downstream acceleration and gravity wave breaking and SO on．Owning to the effect of Coriolis，these characters all become to be asymmetric．When the Fr number(mountain height)is increasing，the stronger upstream block，downstream jets and more asymmetric flow pattern 0一 ver mountain a