论大气边界层的局地相似性

本文利用日本气象厅研究所在筑波市213m气象塔1983年观测的湍流资料验证了大气边界层的局地相似性,求出了相似性函数的经验常数.进一步建立了局地湍流统计量同近地面层和边界层顶湍流通量之间的关系.

局地相似性关系在城市边界层中的适用性验证

利用中国科学院大气物理研究所325m铁塔在2003年8月期间47和120m高度上的湍流观测资料,对局地相似性关系在城市边界层的适用性进行了检验。结果表明:47m高度仍属于城市冠层之上的近地面常通量层,莫宁-奥布霍夫相似性关系基本适用。但120m高度则基本属于近地面层与自由对流层之间的过渡高度,在该处,相似性关系部分适用。同时,给出了不同的层结稳定度条件下47和120m高度上的无量纲速度和温度标准差与稳定度之间的局地相关表达式。

局地相似性在近地面层大气中的一个应用

利用Ｕ．Ｈｏｇｓｔｒｏｍ教授提供的瑞典Ｕｐｐｓａｌａ大学气象系于１９８６年夏季在Ｕｐｐｓａｌａ市郊农田中观察到的近地面层大气资料，对近地面层大气的局地相似性进行了论证，并给出了一套相似性函数的经验常数。结果表明，局地相似性比Ｍｏｎｉｎ－Ｏｂｕｋｈｏｖ相似性更适合于描述复杂下垫面近地面层大气。

局地相似性理论在林地及林木湿地下垫面塔层中的应用研究

对局地相似性理论在“粗糙副层”范围的林地及在塔层范围的林木湿地下垫面大气边界层的适用性进行了研究。结果表明 ,对于二阶或更高阶的统计参数 ,局地相似性理论在林地及林木湿地是有效的。无量纲速度、垂直速度三阶矩、温度、湿度仅是无量纲长度 ζ =z-dL1的函数。其中 ,在对 σTT l的分析中发现 ,σTT l按感热通量分层明显 ,感热通量大的数据点能更好地符合相似性关系。类似地 ,潜热通量大的数据点 σTT

城市冠层上下大气湍流特征分析

利用兰州市榆中县城市冠层架设的3台涡动相关仪(EC)观测大气湍流资料,分析了城市冠层上下不同下垫面湍流通量和不同风向范围内湍流动能变化特征,之后对城市冠层上下3台EC观测湍流动能最小、最大分布方向上分别对应的最小最大湍流动能的风速谱进行了研究,进一步检验了局地相似理论在城市冠层上下的适用性。结果表明:(1)城市冠层之上水泥、砖石等构成下垫面和城市冠层之内草坪下垫面观测感热通量、摩擦速度较为接近,观测潜热通量、CO2通量在白天差异明显。(2)城市冠层之上的湍流动能总体上大于冠层之内,冠层之上气流来向的上风向较为开阔时湍流动能较大,而冠层之内气流来向的上风向为街道口时湍流动能较大。(3)城市冠层之上的湍涡尺度大于冠层之内,城市冠层小尺度湍涡风速谱在惯性副区基本符合-2/3次方关系,且准各向同性,大尺度湍涡风速谱在惯性副区不符合-2/3次方关系,且各向异性。(4)不稳定层结下,城市冠层上下无量纲速度方差与稳定度基本满足1/3次方局地相似关系,稳定层结下不满足;城市冠层上下无量纲温度、湿度、CO2浓度方差在所有层结下均不满足-1/3次方局地相似关系。(5)近中性层结下,城市冠层上下u、v、w方向无量纲速度方差分别为3.52,3.03,1.49和2.62,2.22,1.50。

城市粗糙子层内湍流特性研究——以合肥一站点为例

城市边界层粗糙子层内的平均场和湍流场特征通常利用局地相似理论来描述,但在很多场合仍然适用于Monin-Obukhov相似性理论。在合肥城区开展气象观测,获取粗糙子层内两不同高度的风速温度数据,分析Monin-Obukhov相似性理论与局地相似性理论的差异,同时分析风速、温度的归一化标准差与局地稳定度的关系随高度的变化。结果表明,两高度上的摩擦速度u_(*)相差超过13%,特征温度T_(*)相差小于2%。风速、温度归一化标准差与稳定度之间的关系可以采用平坦下垫面近地层得到的拟合关系式,只是具有不同的拟合系数,且两个高度的拟合系数不同。这说明本实验地点符合一般粗糙子层的特征,与平坦均匀下垫面近地面层有较大的差别。