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原复杂地形受中尺度运动影响的稳定边界层湍流特征昔上古工同梁捷宁张镭鲍婧赵世强黄建平张武大气科学第卷第月摘要利用兰州大学半干旱气候与环境观测站瓵简称年月观测资料,研究了稳定边界层湍流特征。使用涡动相关资料研究湍流通量时,定义湍流的平均时间诘闹谐叨仍硕窃斐赏牧魍臣屏勘浠段Т蟮闹饕T颍榷ㄇ樾蝔取几十秒至几分钟。对梯度理查森数大于的强稳定情形的湍流尺度分解追治霰砻鳎腥韧吭趌嬖谄紫叮尺度大于谱隙的中尺度运动造成了通量观测资料离散性大,甚至有支配性影响。动量通量的谱隙在~之间。弱风时,中尺度运动的影响更大,垂直风速标准差以的比率随中尺度风速变化;垂直风速标准差同广义风速表现出很好的相关性,并随着广义风速消失而消失。三维风速标准差与摩擦速度呈很好的线性关系,垂直、水平、横风风速的无量纲标准差分别为.、6酝牧鞫艿难芯糠⑾,仍然存在连续的湍流。以湍动能为依据,分析了湍流的平稳时间长度,其长度随稳定度变化而变化,⑸德省关键词稳定边界层涡动相关中尺度运动湍流谱文章编号.——中图分类号文献标识码痡..—..珺,,粱捷宁,张镭,鲍婧,:,痡..·.兰州大学大气科学学院,半干旱气候变化教育部重点实验室,兰州..琙,珻甌限琋.,、,鱮—甌甌甀收稿日期资助项目作者简介通讯作者—一,一—收修定稿国家自然科学基金项目,国家重大科学研究计划梁捷宁,女,年出生,博士研究生,主要从事大气边界层和大气湍流方面研究。:,猰簔甧.,甃,...
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引言作为近地层湍流研究的基本方法,⒌玫街な许多著名试验对发展做出了重要贡献但这些试验多关注不稳定边界层,对稳定边界层研究较少。建立在气流水平均匀、定常的假设之上,而稳定边界层因受到大通量源区、低空急流描述稳定边界层中的湍流运动,在大气乃至海洋模定边界层大气湍流特征对灾害防御、环境评价等具有重要意义。.,<词固蕹饲坎黄轿取⑶钠骄缢傥蘖关的特征,并且离散性随着稳定度的增强而增大影响,稳定条件下的湍流表现得更为复杂。查森数。时,属于弱稳定,以连续湍流论和实验研究比较一致的意见认为。/O嗨评论的通量一梯度关系只适用于,而对强稳定机变化造成,也可能由时间尺度大于湍流的非平稳过程造成,这种运动常被称为亚中尺度运动以被分作四类:大涡尺度、中尺度湍涡、通量输送湍涡和小湍涡。通量输送湍涡尺度大概从湍涡的非平稳运动统称为中尺度运动。当大尺度风速很小的时候,中尺度运动常常造成气流的强烈非平稳,主要表现为分钟甚至更短时间尺度上风向和。在稳定边界层中,中尺度运动比和孤波等,;表植被不均匀和地形倾斜也能引发中尺度运动。按照,强稳定时,湍流尺度与观测高度的三维风速标准差,瓯,吼肽Σ了俣取啊5墓系表现出极大的离散性,湍流强度不是常数。,简籛籗,.,庑┦验结果被广泛应用于近地层大气湍流观测研究中。和中尺度运动等多方面影响,湍流更为复杂。正确型中非常重要.,A硪环面,在强稳定边界层中,风速小、湍流弱,常常会引发一些极端事件,如霜冻、大雾、低能见度、高污染浓度,深入研究稳近年来,许多研究对在稳定边界层的应用提出疑问.,V饕1硐治N榷ń夭阒型牧通量估计偏低,地表能量严重不闭合,无量纲梯度不能很好地用梯度理查森数描述稳定的资料,采用纲梯度‰和温度无量纲梯度≯匀槐硐殖鲇隦.,砻鞔嬖谄渌荒鼙怀遞表述的过程缰亓Σ影响稳定条件下的湍流,苷庑┠岩栽げ獾闹谐叨群脱侵谐叨仍硕一些研究认为,在稳定边界层中湍流分为连续湍流和间歇湍流.,嬖诹俳缋为主;J保乔课榷ǎ牧鞒氏旨湫P裕焕情形,相似理论应用受到限制G课榷ㄊ钡募湫M牧骺赡苡善骄鞯乃。按运动尺度湍流可到⑶夜毕琢俗芏客康拇蟛糠.,U饫铮殉叨却笥诰值厥渌风速的显著变化,;湍流运动更为复杂.,硬黄稳和无序,并且不与垂直方向的梯度输送相关,限制了在很多站点强稳定情形下的应用.,R起中尺度运动的原因有多种,包括密度流、重力波.,踔恋薰兀皇懿憬嵯拗啤J率瞪希晕卸喙刈柿采用常用的踔粮な奔涞钠骄峁玫难芯勘砻鳎课榷ㄌ跫大气科学卷籑籑籑,,.,;,;.,,籅,.,;;.,;.,籆籿..琣甌埃琣.,..珽,
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鄄庾柿中尺度运动影响的具体方法,从而提取出反映局地特征的湍流信号;酶梅椒ǘ研究了雪地地表通量观测试验,国内关于稳定边界层湍流间歇性的研究早有开展,但研究报道相对较少。赵德山和洪钟祥的研究指出,稳定边界层中湍流强度的时空变化是不连续的,动量和热量通量的输送是间歇湍流表现出很强的问歇性,导致夜间气温短时急剧下降,随后大幅度增温;湍流热通量存在很大的散度,常通量层的概念不存在。缪启龙等对吼,/比不稳定层结条件下离散程度大,并且随研究发现,青藏高原珠峰绒布河谷