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沙尘大气两相流数值模式的理想试验

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摘要

前期我们基于两相流和质量变化的观点推导出了沙尘大气物理约束方程,并进行了理论分析。理论分析结果指出,沙尘天气倾向于加强对流、加强夹卷、改变沙尘云内部的热动力特征与细微结构以及沙尘云实际上要比将沙尘视作被动标量的方式预报出来的更高大。本文则首先将一云模式修改为沙尘两相流模式的方法,然后对一次沙尘天气过程进行了理想试验,探讨了两相流角度下的沙尘天气和被动标量角度下的沙尘天气的差别。理想试验指出,相比于被动标量角度下的沙尘天气,两相流角度下倾向于使得:(1)水平风速自下而上呈增大(<1.2km)——减小(1.2-7km)——增大(>7km)的变化,1.2km以下辐合增强,1.2-4km之间辐散增强;(2)低涡中心所在位置的2km以下垂直上升运动增强和位温增高,2-6km之间下沉增强和位温降低,6km以上存进上升运动和位温增大;(3)低涡中心所在位置的底层的辐合层、垂直上升运动层和高位温层抬高;(4)低涡中心所在位置附近的沙尘浓度增大,起沙通量由内而外呈增——减——增的变化。所以,实际上的沙尘天气内部的热动力特征与被动标量角度下刻画的并不相同,也即与相同条件下的洁净大气的热动力场是不一样的。

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