文摘

本文分析Kongsfjorden-Kongsvegen山谷的风气候,斯瓦尔巴特群岛。Kongsfjorden-Kongsvegen河谷相对密被气象观测,促进联合统计分析湍流的表层结构和更高的大气的结构层。风向图揭示强风通灵的表层300米至500米不等。概率分析链接强风通灵和冷在表层温度异常。解释这些链接,先前的研究表明,重力风流动机制为主导司机负责观察风气候学。摘要理想化turbulence-resolving模拟不同风之间使用不同的驱动机制。真实的模拟进行了表面形貌约60米的分辨率。这些模拟解决obstacle-induced动荡和non-stratified边界层中的湍流核心。模拟显示热陆海风循环的主要角色和机械风将调制的山谷风。发达的特征签名下坡gravity-accelerated流,即重力风,被发现是较小的意义在典型气象条件下的山谷。

1。介绍

推动机制形成风的北极气候的理解是很重要的许多不同的研究和应用问题,区域天气预报,工业活动的规划,当地居民更好的卫生保健。特别是,强大而持久的表面风斯瓦尔巴特群岛的西部可以显著改变海洋和海冰过程(1)和气候更大的大西洋地区的关键部门的北极2]。气象监测站的不幸的是,网络提供的信息来描述风气候,相当稀疏在北极。因此,长期的、一致的和相对不同观测Kongsfjorden-Kongsvegen谷(见图1)是有价值的特定特性的检测和归因研究风的气候在一个典型的北极峡湾。类似的峡湾陡峭的山坡和冰川发现在格陵兰岛和许多其他地方在北极。

北极风峡湾气候的主要观测特性可以被描述为表面的风,吹沿轴的峡湾。风气候Kongsfjorden-Kongsvegen谷(以下称为谷)展览这个特性非常清楚(例如,[3- - - - - -9])。Hanssen-Bauer et al。3),Førland et al。4],哈特曼et al。5)编制的一般描述斯瓦尔巴特群岛风气候ground-born气象观测的基础上。他们通常强调观察风将在硅谷和其他北极峡湾但没有提供风气候的细节。Beine et al。7)和Argentini et al。9]研究更具体的,因为他们是基于现场测量运动的结果。特别是,风玫瑰不同月份,不同海拔高达500米(在飞艇山)。风通道被发现月和高度但在夏天这种沟道效应不明显。得出了类似的结论在Erath [10],Krismer [11],Livik [12研究基于AWS的分析数据。综述了研究使用不同的组合可用的表面数据集,被收集在不同的位置和高度,在不同的时间段。尽管这些差异,表面风引导和符合硅谷轴仍然占主导地位的风特性的数据。

表层风的研究基于高质量但短期观察不足以描述风气候,其垂直结构,及其驱动机制。因此,有几个建模研究处理一个或多个方面的斯瓦尔巴特群岛地区的气候。只在这里,我们回顾这些研究模型的分辨率是足够优秀来解决一些典型的斯瓦尔巴特群岛救援的特点。Skeie和Grønas6)模拟强烈分层东风流在斯瓦尔巴群岛与数值模型与网格10公里的距离。他们发现明显风与高速度从山谷下游醒来。后来证实了这个特性模拟和卫星图像分析在山特维克和Furevik [2]。风醒来都源于三个峡湾Isfjorden解决,van Mijenfjorden,霍恩松。醒来的风速是1.7到2.2高于风速的因素在稳态流。Skeie和Grønas6)认为这种加速重力波活动和大型行星旋转引起的左右不对称。模型分辨率Kilpelainen et al。13]研究明显细化。研究没有目标执行模拟气候典型案例。相反,十个真正的情况下从2008年冬季和春季模拟9日3,1公里决议了36小时。良好的协议与观测证明,尽管系统的温暖和潮湿的偏见和轻微高估了风速接近表面被发现。但值得注意的是,即使1公里并不代表正确的模型解决周围的山谷和陡峭的山脉。此外,该模型模拟包括复杂的物理和对流驱动因素的组合,通常是发现在模拟现实的情况下,限制归因研究的扩展。然而,Kilpelainen et al。13]得出合理的地表通量的空间变异性和潜热主要是由空气和海洋表面温度控制而不是风速。实际地形的影响在气象数量并不系统,除了明显的变暖效应被认为在所有的峡湾。这些结论在Livik确认(12)模拟以Kongsfjorden-Kongsvegen山谷。Livik [12)模型研究归因研究天气的研究和预测模型(WRF)运行在1公里的分辨率。不同流的模拟进行政权傲慢地与重力风和重力风大规模平流的不同模式。这项研究还包括详细的对比模型和观测结果研究了案例。Livik集中讨论风结构的差异从地形上偏转流和纯重力流。他认为穷人重力流在硅谷领先的风力驱动机制。

上述简短回顾显示,有一个合理的协议之间的表面数据集的时空结构山谷风。一致的风力输送特性显然是确定在所有的数据集。风的归因模型驱动机制研究,然而,分化。最详细的研究Livik [12)批评了早些时候直觉归因的驱动机制。比较机械风通道流和重力流的机制。尽管某些不一致性模型的结果与观察和重力风理论,得出重力风机制是主要驱动机制形成气候的山谷风。

每个人都应该注意两个方面回顾了研究是不完整的。首先,早期的研究是基于短期数据集,甚至一些特别选定的情况下。此外,他们不考虑风的气候学和温度的垂直结构。因此,他们没有披露典型自由大气条件与观察到的气象参数的组合在风的表层变化自然是非常有限的。其次,归因的研究没有考虑最强大的热循环,即造成的循环水平在陆地和海洋表面温度的差异。这种差异将推动硅谷风甚至可以忽略不计的垂直表面热通量散度。

在这项研究中,我们发展的描述山谷风气候和某些特定的统计检测功能。我们主要使用一体化的全球无线电探空仪的观测存档(干扰素释放;上可用ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/igra/data-por新奥勒松)在火车站。干扰素释放数据分析补充了以前的研究,都是基于所收集的数据自动气象站(AWS)冰川(10,11峡湾海岸]和[12,13]。干扰素释放数据也描述风气候在高海拔和长时间比AWS和情景场活动(9)做的。与先前的研究相比,我们的工作还包括风温的综合分析结构在不同层次和不同的季节。它给了一个机会来识别特定签名的一个或另一个驱动机构直接数据统计。

山谷的风场很可能由不同的机制之间复杂的相互作用的普遍接受下降风机制可能不是领导甚至是重要的。存在巨大的高山冰川谷经常被称为调用下降风的原因之一的机制来解释观察到的和模拟风特性(12,15- - - - - -19]。特别是,Oerlemans和Grisogono18]分析了不同安装在Switzeland冰川,冰岛,格陵兰岛和西得出重力风是非常常见的在所有三个山谷和很少受到大规模的流动。事实上,观察风的垂直结构概要文件类似于理论预测的结构平衡gravity-accelerated密集的现象目前在无限倾斜表面(例如,20.,21])。然而,在一个山谷风总是引导。因此,定性相似度是不够可靠的归因的驱动机制。事实上定性类比下降风在格陵兰岛和南极洲的不足是由于长度很小(只有大约50公里)的高山冰川。英格兰和McNider [22)派生的二次渐近估计最大下降风速度的中立分层大气冰川长度的函数。斯瓦尔巴群岛冰川的下降风速度根据英格兰和McNider [22应小于5 m s)公式⁻¹。

不仅是下坡重力加速度的气团在表面冷却,即重力风机制,可以创建强大的表面风谷。另一个常见的机制,已经错过了在北极研究,热驱动陆海风循环。微风是由开放水域之间的横向温差峡湾和冰川。Kilpelainen et al。13]研究表明,山上增加这种差异,因此加强微风发行量。此外,地形会导致纯机械对风的影响(6,14,23像通灵,排水,和重力波,不需要驱动流密度差异。

在一系列的出版物,多兰与合作者发达风向相图的方法,已成功后应用于属性的机制推动山谷流在不同的气候条件下。多兰(14)数值研究表明,空气被迫进了山谷的平均压力梯度(地转风)必须诱导表面电流方向相反(下坡)。怀特曼和多兰24)应用基于方向图的表面和地转风区分四种不同机制推动山谷流。这些作者研究了风通灵在田纳西河流域,这是覆盖着观测密度比北极峡湾谷正在考虑。Cogliati和Mazzeo25]应用图学习硅谷风气候利用只有有限数量的观察。最近,Nawri和Harstveit [26)应用图研究风气候和属性风驱动机制在芬兰马克在北部挪威峡湾。特别是,他们得出的结论是,不同的表面风方向的明确划分每个季节可以实现完全基于当地的平均海平面地转风的方向。在温暖的季节,向下混合西风覆盖风变得更重要的稳定边界层分层减少。

在这项研究中,我们提前透露的归因山谷风的统计特性与高分辨率气候数值模拟。我们利用turbulence-resolving模型并行大气大涡模型(PALM)中描述Letzel et al。27]。手掌模拟更适合比常规WRF模拟归因研究棕榈是容易设置一个特定的驱动机构。此外,棕榈分辨率比达到两个数量级的细WRF决议。因此不仅地形的模型是更现实的(特别是在山谷斜坡上)也动荡部分解决。我们将精心制作的这句话。水平分辨率的地形模型如图约60米1。数字高程模型(DEM)的先进星载热发射和反射辐射仪(ASTER);可以从http://www.gdem.aster.ersdac.or.jp/)。

本文包括三个部分的研究。部分2报告基于干扰素释放风气候学发表的数据和比较它与AWS数据和现场活动的结果。本节构成的检测研究的一部分。部分3构成了归因研究的一部分。本节描述用手掌数值实验。它在风中强调特定的功能结构与不同的驱动机制有关。部分4总结了研究统计分析的结果结合风的气候学与模型归因研究。

2。风气候学

2.1。风从数据归档IGRA气候学

Kongsfjorden-Kongsvegen山谷(见图1)是相对密被观察,因此,硅谷是少数被充分研究过的地方之一的斯瓦尔巴群岛以及其他北极峡湾。最长的大气观测提供无线电探测站在新奥勒松。为了建立风气候学在山谷里,我们利用一体化的全球无线电探空仪的观测存档(干扰素释放;上可用ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/igra/data-por)。干扰素释放是一个质量控制档案(28)与数据标准压力水平(1000,925,850,700,500,400,300,250,200,150,100 hPa),表面上看,对流层顶,大气中几个重要的水平。可用的气象参数是温度、位势高度、露点萧条,风的方向和速度。新奥勒松站自01004年世界气象组织的标识符。它位于78.9 N和11.9 e。档案包含5396个试探,这是理论上金额的76.5% (29日,30.]。因此,观测记录很完整。1993 - 2008年期间的数据。在这项研究中,我们只使用数据在标准压力水平和表面。

新奥勒松风气候学计算1993 - 2008年期间的图所示2。情节上的表面风将清楚地看到平均风向的箭头所示。表面级别的风的方向,在某种程度上,925 hPa压力水平仅限于该行业100 - 160度(顺时针从北方)。这些方向对应于风从东南沿主轴的山谷。平均而言,夏季和冬季风方向略有不同但仍在这个部门。风在更高的压力水平方向发生戏剧性的变化。最可能的(平均)风方向700 hPa压力水平成为近270度,这对应于西风。新奥勒松是1009 hPa的平均表面压力。925 hPa表面的平均身高大约是700米。因此,强烈的风的层在厚度堪比周围的山的高度(800到1200米)。 The wind channeling is persistent throughout the year. In wintertime, the significant change of the wind direction is found near the 850 hPa pressure level at about 1.5 km height. In summertime, the layer of the channeled winds is thinner. The wind direction changes already at 700 m. The obtained wind climatology is consistent with analysis of the short-term data sets for March–September 1998 during the Arctic Radiation and Turbulence Interaction Study (ARTIST) reported by Beine et al. [7)和Argentini et al。9]。这些作者也观察到显著的改变风向300米和500米之间的艺术家4月的数据。

更详细的分析结构特征的风风的气候学是通过开发图方法之前利用Cogliati和Mazzeo [25]和Nawri Harstveit [26]。概率找到特定风向大气中从两个层面图所示3。风在700 hPa压力级别(约3公里以上海平面)的最大概率从西方吹行业。表面风谷和约束的展览更大概率沿着山谷吹。值得注意的是风向对齐在整个层3公里的气氛是最不可能的方向接近山谷的轴线的方向。图4揭示那些引导最大风。正如所料,最强的风在表面与谷轴是一致的。不过,让人惊讶的是,强风的方向在700 hPa压力级别的方向是相反的表面强风。图5补充了这个描述。它显示了典型的(平均)在海面风速和700 hPa压力级别以及中值夹角700 hPa高度风方向的表面和所有四个季节。引导风比风在除夏季外的其他部门对所有季节。强烈的表面风不一定对应同样强风在高海拔地区。此外,表面平均90 - 120度旋转风对风在自由的气氛。

分析了数据2- - - - - -5支持结论的主要表面风谷强烈引导而不是由类似的风在高海拔地区。相反,表面风频繁地转风的吹向相反的方向自由的气氛。850 hPa压力水平没有任何主导风向。它允许识别的或相邻的水平层的顶部的大风。因此,风将只能看到到1000米的高度。

我们认为这种深层不能归因于下降风的影响。重力风理论(16- - - - - -18,21)表明,层显著下降风应该是相当肤浅。事实上,重力风机制意味着空气密度层是由强烈的表面冷却,这意味着必须稳定分层这一层。的垂直湍流混合层状地层稳定抑制(例如,31日,32])。因此,空气冷却明显只有一层薄(几十米)在地表附近。在一个斜面,这相对密集,但浅层将由重力加速下坡。上面这个表层,空气温度冷却的影响。此外,弱湍流摩擦无法分配足够的动力从加速层下面。这种模式完全是观察在南极和格陵兰岛的下降风是很常见的(例如,[33])。因此,上面的空气几十米的表面不应披露重要的运动,尤其是相反地转风的条件下。

2.2。风从表层观察气候学

表层数据集更加多样化的山谷。可用数据集包括定期观察新奥勒松自1974年以来,几个AWS继续操作多年,和更多的短期数据源操作现场活动期间,主要在春季和夏季。表1提供关于这些的信息数据源。也有一些短期的安装(飞艇,低角、Austre Gasebu, Brandal, Stupbekken;参见[12),没有了这个研究。我们的分析集中在AWS 3和新奥勒松数据记录,而AWS 1和AWS 6结果取自Krismer [11]。AWS 3进行测量平面附近没有障碍。车站的仪表由Metek超声波thermometer-anemometer(模型USA-1)安装在2 m的桅杆,Kipp&Zonen净辐射仪(模型CNR1),和气象站。

地面气象数据的综合分析新奥勒松图所示6。相空间图的参数定义了每个测量通过三重态的位置:风速,,风的方向,和温度,。然后划分参数相空间垃圾箱在每个轴。因此,参数相空间覆盖着通过方格。所有数据点在每平方的平均值平均获得的三胞胎,,。然后颜色和所示和两个正交轴。等值线显示测量的相对数量每平方,即相对的概率找到给定的组合这三个气象参数的观测。最大概率的概率是规范化的情节,因此将等于1。等值线的0.25,0.5,0.75,0.9所示的最大概率。的综合分析显示平均属性引导风整个段自1974年以来的观察。此外,我们将展示这样一个分析所有可能只个月和2009年5月2日至13日。后者时期突出是由于湍流和桅杆测量的可用性。相应的气象和湍流特征衡量AWS 3所示图7。

模式的温度风速和风向相空间是非常变量。然而,这种变化的主要部分与罕见的气象事件相关联。值得考虑的领域的相空间,在第一个轮廓线。随着重力风应该带来寒冷的冰川,我们希望找到一个好的风方向之间的联系部门100 - 160度,比平均风速5到10米⁻¹,较低的温度。虽然这样的气象参数图中可以发现,它同样可能找到相关的高温。高温可以表明绝热空气沉降在谷中由于机械排水或焚风机制。图5月的模式通常是类似于气候学的图上的模式。然而,2009年5月在AWS 3网站是不同的。我们发现在谷中更强的风,温度更低,这显然表明下降风的发展。图7证实,当地气象条件在AWS 3网站和新奥勒松通常是非常不同的风吹在相反的方向。这个观察可以解释矛盾缺乏新奥勒松的下降风数据。重力风可能太弱,无法达到这一站。

强烈的风的记录中发现了其他冰川aws。最高的车站(AWS 6)观察风方向100°- 150°的20%(夏季最低6月)到50%(春季3月与最大)的情况下(11]。二级最大情况下对应的风向300°可以在车站还发现了记录。表面通常比上面的空气冷。冰川网站,温差通常是10 K 20 K的冬季和夏季0 K 5 K。相比之下,Oerlemans和Grisogono [18)中间纬度冰川的研究揭示了温度赤字在融化的冰表面一样大的15 K。夏季温度在斯瓦尔巴特群岛通常不超过5°C,如此大的温度赤字身体是不可能的。回想一下,温度渐近理论联系逆差最大下降风的速度。因此,较小的温度在斯瓦尔巴群岛冰川意味着赤字下降风谷弱得多。

3所示。数值模拟的风引起的不同的驱动机制

我们在前一节中,统计学意义,垂直结构,风谷的参量的成分。在本节中,我们将着眼于获得的风和温度场的结构在理想化的模拟高分辨率turbulence-resolving模型。模拟的目的是生成的风温模式之间的不同的每个可能的驱动机制。这种区别有望提高风驱动的归因机制在谷中补充以前公布的案例研究,许多这些机制的同时作用。

并行大气大涡模拟模型(PALM)是利用。模型开发研究所的气象与气候学(IMUK)莱布尼兹汉诺威大学。本研究中使用的版本的手掌中描述的细节Letzel et al。27]。工作能力与分层流模型在复杂曲面几何被描述在卡斯蒂略et al。34]。棕榈解决布西涅斯克的n - s和thermo-dynamic方程不可压缩流体。PALM还解决了被动标量或水分传输方程。进一步数值棕榈的细节可以发现Raasch和散粒35和卡斯蒂略等。34]。模型模拟运行的山谷的一部分,由光矩形如图所示1。模型的分辨率是61的方向沿着山谷和56米的方向穿过山谷。尽管我们运行的模型分辨率大约是20倍细比模拟WRF可用到目前为止,这项决议可能是太粗,解决小规模强烈分层大气中湍流在地表附近。在这个意义上,手掌仍然依靠Smagorinsky动荡关闭模拟参数化湍流交换。然而,这种参数化处理完整的湍流应力/扩散系数张量,这使得它更充足的问题问题比一维列WRF模型中的参数化。尽管湍流过程由稳定分层表面的大气不解决,模拟生成的大规模动荡仍在turbulence-resolving地貌是解决。因此,参数化的模型达到一个质的转变为湍流谱的一部分解决湍流尺度大于约100。在这个意义上,手掌解决了能源包含湍流频谱的一部分36]。利用这个有利的特性,turbulence-resolving模拟已经应用于重力风的一些研究(例如,37,38])。

模型网格在这项研究中被选为2048 * 128的网格点。所选领域占领只有512(沿着山谷)112(在硅谷)网格点在这个网。其余的网格用于创建周期性边界条件,这是足够的距离选择域流循环的影响降到最低。这项决议是相比之下,决议在WRF模拟2 - 5网格分被放置在了山谷。模拟的垂直分辨率是10米的最低500域和域高层延伸至60米。垂直水平的总数是128。初始位温梯度设置为6.3 K公里⁻¹与气候数据是一致的。重要的是要记住,手掌模型是不可压缩的,因此,计算潜在的温度。潜在的温度,这被称为温度一样,不会改变在绝热过程,如和下运动。然而,初始位温梯度意味着更高的潜在温度可以传递到较低的层的上部域。这显然夹带将仿真结果。未解决的表面粗糙度是0.01米。表2列出了运行的其他初始条件。

运行模拟,两组初始条件。一套运行没有背景风。另一组运行与持续的背景风驱动的= 10 m s⁻¹和m = 0年代⁻¹在哪里和速度分量和整个山谷的积极信号对应于风峡湾口向冰川。在开放水域运动表面热通量的域(图中的蓝色区域1)被设置为0.1 K m s⁻¹,大致对应于100 W的向上的热流⁻²。在地表通量是要么−0.02 K m s⁻¹或0.0 K m s⁻¹。模型集成了6小时。由于大量的数据产生的模型集成,只有有限的抽样选择垂直水平和along-valley片应用。数据采样每30分钟。每次运行启动了摄动层流。因此,经过一段向上运行。运行后处理显示,流动在感兴趣的领域是近3小时后统计稳态已经的模拟。然而,我们用于本研究抽样平均气象领域小时5和6之间的模拟。流在硅谷强烈引导,本研究只分析平均环流的垂直面与主轴。数据平均/ 4即时采样和从三个垂直部分沿着山谷。 The slices are located at the valley central line and at the distance of about 2 km from the central line on each side of it.

执行运行时允许的比较平均风温模式分别诱导在硅谷三驱动机制:机械强迫和排水,热强迫陆海风循环,重力风。图8显示了风和温度异常得到4分:R0SF和R0FF-two运行没有外部机械强迫;和R10SF R10S0-two运行与强劲的外部机械强制推动开放水域的空气进入山谷。其他执行运行将不会显示在这里由于有限的空间》杂志上。温度异常被定义为温度之间的差异在给定位置和温度平均值的开放水域部分域海平面以上同样的高度。获得的温度异常范围内被新(−1 K;−10 K)。这个过程使运行直接可比的。

运行R0SF(图8(一个))模拟了大气环流由现实的山谷的微分冷却表面。因此,R0SF中的循环的综合效应是由重力风(由于冷却斜率)的存在和微风(由于水平开放的水和土地之间的热梯度域)。在运行R0FF(图8 (b)),然而,重力风机制缺席的模拟进行了平面域。运行R0FF开发一个典型的海风环流模式的低级流直接从冷(土地)暖(打开水)地区的山谷和弱势补偿高层向相反的方向流动。最大的低风速达到−8 m s⁻¹在开放水域的边缘附近的表面。箭头显示显著的垂直速度的海风。正如前面已经指出,夹带的潜在温暖的空气从上部水平倒焰分支的循环是清楚地看到正确的阴谋的一部分。陆地上的表面温度大约是5 K冷在这比开放的水温模拟。在这里,我们可能看到的湍流模型未能产生稳定分层表层的垂直温度梯度表面太锋利了。层的厚度的影响表面冷却大约是100米。但血液循环恢复在更高海拔约700米。微风循环良好的考虑细节对应的理论预期[39,40]。

循环运行R0SF(图8(一个)微风循环)相似。温度和风力的主要属性字段属性在R0FF非常相似。然而,循环加剧。最大的低风速达到−11 m s⁻¹表面开放水域边缘附近。nonflat表面产生重大动荡,混合温度和扰乱微风循环。层冷却空气明显厚斜率末达到200米至300米不等。同时高等潜在的夹带温度下分支的循环已经显著增加。同时,血液循环恢复700大约在同一高度。这种比较表明,边坡的影响并不起主导作用的驾驶循环。影响相对较小,只有助攻,在某种程度上,放大微风循环。重力风机制影响最多的最低50米的域。图9(一个)对风速进行比较直接,因为它已经重新计算获得斜面上的高度。在较低的层(0米到50米),2公里之间的重力风加速流动和12公里,15公里至25公里的口峡湾。之间的距离12公里,15公里,可以找到某种障碍(悬崖或小岛)在硅谷,这迫使流上升,高于50米层。同时,厚500层中的平均风速略微比平面的风速R0FF运行。因此,加速度是重要的但只有最低100米或更少。额外的加速度由重力风把微风前几公里。这是符合定性观察的经验,冰川风不渗透在开放水域峡湾的一部分。

我们的统计分析表明,均值背景风谷上方大约10米⁻¹。背景风可以大幅修改发行量在硅谷,因为它强加了额外的机械迫使[14,26]。根据多兰(14),机械传动在硅谷创造更高的压力。它会导致空气沿着山坡排水层越低,有时背景风的方向相反。澄清效果,五分的背景风进行(见表2)。运行与实际地形(有或没有土地冷却)数据所示8 (c)和8 (d)。R10SF和R10S00后台运行风力10米的年代⁻¹谷的方向。对比运行R0SF(图8(一个))和R10SF(图8 (c))表明,斜坡背景风强烈抑制但不是消除了表层下坡风。在这种情况下微风面前变得非常锋利。向上的运动在前面很强大(1 m s⁻¹)。运行R10S00(图8 (d))表明,下坡风不开发缺乏重力风和微风机制在典型的强制条件下。因此,表层冷却的存在或水平温度梯度需要保持表面风逆流。数据9 (b)和9 (c)显示,背景风微风变化面前,使额外的重力风机制的影响微不足道。

这样的风也更薄的层与背景条件下的风。在R10SF运行,这一层的厚度只有150到200米。详细研究背景风速和风向的影响在一个山谷发行量已经发表的多兰(14]。图10比较的结果多兰与目前的仿真模拟。目前的模拟是在良好的协议与整体线性回归阴谋。这种依赖需要更多的研究。特别是,它将会是很有趣的发现的组合风速和风向,表面冷却速度,和下坡的坡度角流出现。

4所示。归因的风力驱动机制来观察到的风

强大而持久的引导风一直在报道有更早的分析表层观察在谷中。更详细的,但短期的研究现象在实地观测活动(例如,在艺术家;(7])透露,层的厚度与持续的风只是300米至500米不等。风向改变了远远高于这一层。在这项研究中,我们完成这些调查结果的统计分析长期无线电探测数据归档干扰素释放。以前的观测证实和扩展。特别是,我们提出的气候分析垂直结构的风谷。我们还认为这种结构与温度异常的结构。我们证明了通灵是典型的冬季和夏季风季节。表层的厚度风显示显著的季节性变化。在夏季,层更薄。虽然我们没有高分辨率垂直剖面分析,风旋转表明500米深度层厚度的可能是一个合理的估计。 The winter season is characterized with thicker layer of about 1000 m depth, which is comparable with the height of the surrounding mountains.

风垂直结构的统计分析显示,表面经常风吹的方向相反的方向地转风大气水平更高。这个特性表明一个特定的行动推动机制,恢复背景大气之风。许多研究参考重力风机制。事实上,一些功能的表层风谷就像典型的下降风特性。然而,引导风层被发现太深比理论预测(16,17,21]。引起强烈的下降风的理论简化和线性化分析对待。他们参数化抑制湍流的稳定层状层,因此,减少运输的势头加速表层空气更高层次的气氛。最近turbulence-resolving模拟Axelsen和van夹住(38)和Largeron et al。41)解决重力风没有简化的湍流结构对湍流概要文件。特别是,Largeron et al。41)发现重力风层的厚度不大于50米。这是一个数量级小于厚度中发现我们的风剖面气候学统计分析。然而,模拟进行了山谷,毫无特色,光滑的斜坡。

现实救济的异质性可以创建额外的动荡由于形阻力的resolved-scale障碍(小山谷和小岛峡湾)。因此,用手掌新的turbulence-resolving模拟代码执行了这项研究现实的地形从ASTER数字高程模型。这些模拟并不旨在模仿任何观察到的气象情况,因为这种情况下不可避免地复杂的叠加不同的驱动机制和大规模天气倾向。相反,我们设计了一套模拟特定的驱动机制和研究风结构模式对应于它们。

不幸的是,纯重力风机制只能在一个模型来模拟无限的倾斜斜率。这种模拟与现实不能执行救济的域模型。因此,我们研究的影响下降风驱动机构通过相互比对的模拟和救济。模拟表明,主要的推动机制应该归因于陆海风循环由开放水域之间的横向温差峡湾和冰川的一部分。重力风机制加强了这只循环显著低50 m - 100 m。这个循环似乎是必要的表面附近产生风逆转气象情况下重要的背景风。反过来,西风背景需要产生表面的厚度layer-channeled之风的顺序观察到300米。在没有背景风速的模拟,这一层的厚度是获得更深的两倍。

肯定我们的模拟无法解释所有的细节观察气候风结构。我们的模拟显示,微风前动作仅5公里,10公里祭品冰川边缘。太短的距离来解释持续的风与垂直方向的逆转中发现新奥勒松数据。所发现的Skeie和Grønas [6),山特维克和Furevik2],Livik [12],Kilpelainen et al。13),也有地区发行量较大的尺度,可以显著影响风结构在谷中。特别是,Livik[的工作12)表明,模拟还必须包括相邻Kronebreen冰川的面积能够再现发行量向山谷的口。

最后,它必须提到峡湾可能自己的小气候,这是不同的气候海洋地区的一部分。不幸的是,没有后期的长期记录估计这种差异。然而,关闭风气候之间的类比可以得出及其归因风驱动机制在北部的统计分析发现挪威峡湾Nawri和Harstveit [26),风气候及其归因在本研究报告北极峡湾。模拟由Kilpelainen et al。13)表明,温差可能+ 3 K。微风循环在硅谷的发展可以通过频繁的夹带有这样的温室效应和再循环的温暖的海洋空气在谷中。把大的作用在北极峡湾小气候,微风循环,我们强调的区别北极冰川和中间纬度安装条件。因为它被描述在Oerlemans和Grisogono [18),中间纬度冰川有更强的表面由于更高的环境空气温度冷却。相应地,大型表面温度赤字产生更强的下吹的风。斯瓦尔巴特群岛的高纬度冰川一般规模小得多的赤字由于气温较低,因此,下降风不流通的主要驱动机制的山谷。

确认

作者感谢挪威研究委员会的支持双边合作项目:NERSC-IAP 196174 / S30:大气边界层结构和Surface-Atmosphere交换在斯瓦尔巴特群岛地区;PAACSIZ 178908 / S30:行星边界层反馈影响极地放大的北极气候变化在季节性冰区域;NERSC-IARC 196178 / S30: Bjerknes补偿机制的详细研究。工作已经被授予也支持俄罗斯联邦政府旨在支持科研项目实施的监督下顶尖科学家在俄罗斯高等学校(项目代码11. g34.31.0048)和欧洲研究领域的高级研究批准号227915 PBL-PMES。