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“城市人工水体建设丛书”序1

前言1

第一章 绪论1

1.1 地球水的存在形式及水的基本性质1

1.1.1 水的存在形式1

1.1.2 水的基本性质1

1.2 地球水圈和水循环3

1.2.1 水圈的组成3

1.2.2 地球水循环5

1.3 水圈和大气圈的相互作用7

1.3.1 厄尔尼诺-南方涛动7

1.3.2 湖泊效应8

1.4 水体气象效应的研究方法10

1.4.1 水体气象效应的观测研究10

1.4.2 水体气象效应的理论研究11

1.4.3 水体气象效应的数值模拟研究12

第二章 水体气象效应观测研究13

2.1 水体辐射平衡特征13

2.1.1 水面的反射条件13

2.1.2 总辐射在水体中的传播14

2.1.3 水体的辐射平衡16

2.2 水体热量平衡状况18

2.3 水体对气象要素分布的影响19

2.3.1 水体的温度状况19

2.3.2 水体上方的湿度状况21

2.3.3 水体上的风状况21

2.4 水体和周围陆地的相互影响22

2.4.1 陆地对水体的影响22

2.4.2 水体对周围陆地温度和湿度的影响23

第三章 水体和大气之间的湍流交换24

3.1 大气边界层通量廓线关系24

3.2 水面粗糙度27

3.3 水体和大气湍流通量输送的解析理论35

3.3.1 物理模型和解析解36

3.3.2 计算结果分析41

3.4 水体上空湍流交换的观测研究45

3.4.1 中性层结下的廓线规律45

3.4.2 非中性层结下的廓线规律49

3.4.3 温、湿、风廓线的相似性52

第四章 水体的动力效应理论55

4.1 粗糙度变化对切应力的影响55

4.2 水体上空风速变化的理论研究65

4.2.1 基本方程66

4.2.2 问题的一般解68

4.2.3 气流经过水域时可能达到的最大风速72

4.2.4 计算结果73

第五章 水体气象效应的二维数值模拟79

5.1 水体气象效应的二维非静力平衡数值模式79

5.1.1 基本方程组79

5.1.2 湍流交换系数80

5.1.3 云物理过程参数化方案81

5.1.4 长波辐射通量与冷却率的计算81

5.1.5 地面温度和水温预报82

5.1.6 计算区域和网格系统设计85

5.1.7 数值方案86

5.1.8 边界与初始条件87

5.2 水体气象效应的二维数值模拟88

5.2.1 水体对湍流交换系数的影响88

5.2.2 水体的温度效应90

5.2.3 水体的湿度效应95

5.2.4 水体对陆风演变过程的数值计算98

第六章 区域中尺度三维气象数值模式106

6.1 中尺度气象数值模式发展概况106

6.2 三维非静力MM5模式控制方程107

6.3 模式物理过程计算方案113

6.3.1 水平扩散113

6.3.2 干对流调整113

6.3.3 降水物理过程114

6.3.4 浅对流参数化117

6.3.5 行星边界层参数化117

6.3.6 时间积分方法123

6.3.7 四维资料同化124

第七章 城市人工水体气象效应的三维数值模拟126

7.1 郑东新区建设规划和郑州市本底气候特征126

7.2 龙湖水体气象效应敏感性数值试验方案设计127

7.3 龙湖水体环境效应敏感性试验结果分析129

7.3.1 平均温度129

7.3.2 平均温度日变化129

7.3.3 平均风速131

7.3.4 平均风速日变化132

7.3.5 平均湿度133

7.3.6 平均湿度日变化134

7.3.7 龙湖水体对降水的可能影响135

7.4 龙湖水体对人体体感温度和舒适度影响分析137

7.4.1 人体舒适度的概念和生物气温指标137

7.4.2 龙湖对体感温度影响分析139

7.4.3 龙湖对人体舒适度影响分析141

参考文献144