海气通量涡相关法计算中的时间尺度分析

基于黄海上连续14 d的浮标观测资料,采用多尺度分解法确定了海气通量涡相关法计算中的截断时间尺度,并分析了该截断时间尺度的特征及其对感热通量计算的影响。研究结果是:由多尺度分解法获得的湍通量截断时间尺度可将总通量中湍通量和中尺度通量分离开来,截断时间尺度随着湍流强度或水平风速的增加而增加,且感热通量的截断时间尺度大于动量通量的截断时间尺度;在弱湍流状态下(σw<0.3 m/s),动量通量和感热通量的截断时间尺度主要分布在100 s左右,湍通量和总通量之间差别较大;在湍流较强时(σw>0.3 m/s),动量通量和感热通量的截断时间尺度主要分布在800 s左右,湍通量和总通量之间差别较小;通过计算和分析不同截断时间尺度下感热通量的平均值和不确定性,可以看出截断时间尺度对感热通量的平均值的影响较小,但对感热通量的不确定性有很大的影响,这两种影响之间的差别会随着湍流强度的增加而减小。海气通量涡相关法计算中,正确的截断时间尺度的选取可以获得真实可靠的海气通量数据,也为进一步认识和了解上层海洋与大气之间的相互作用提供重要的科学依据。

基于经验模态分解和小波分解估算海气通量涡相关计算中的截断时间尺度

基于时长38天的海表风场实测数据,应用经验模态分解(EmpiricalModeDecomposition,EMD)和小波分解(Wavelet Decomposition, WD)这两种数据处理方法首先对涡相关法中的截断时间尺度(CutoffTimescale,CTS)进行估算,结果显示:基于EMD与WD方法估算出的CTS一般都在40秒左右(EMD的结果略小),远远小于传统涡相关法中CTS的取值(固定为10分钟),且EMD和WD的使用使得每一段数据都能够根据自身的湍流特点而获得合适的CTS; EMD方法和WD方法有效的去除了计算结果中的非湍部分,且对通量传输方向的刻画也更加合理,极大提高了通量的计算精度,所得通量与传统方法计算的通量偏差平均值高达45%;研究还对EMD和WD的优缺点进行了对比分析,结果表明EMD相比于WD有更高的自主性,而WD对信号的分离程度则更高。