大气边界层湍流速度场的层次结构分析.pdfVIP

第 4S 卷增节l 地球物琅学报 Vol.45 ,Suppl. 2002 年 CHINESE JOURN AL OF GEOPIIYSICS 2佣2 [文掌编号] 刷 I - 5733(~ω2) 增 ω30 - 07 [中剧分线骨 1 P425 大气边界展浦流速度场的层次结构分析 付遵涛 1.2. 的学 昕 4) 刘式达 1.2) 余振苏1. 3) 。，tMà学捕梳研究回事重点实驹室，北京 100871 2) 北京大学物原学院，北京 100871 3) 0.阳丘ment of M lI. themat?c lI唱 UCLA 、 lo? Angel 锄 .CA 织浏阳 .USA 4) 大气边界应物理糊 j比气化学凶 S挥重点实验盒，中国科学院大气物理制究所，北商 l 仅阻9 [摘 要] 对大气边界层的旅麽脉动时间序列成行了统计分析.发现在大气均lI-??揣梳场中 榕在 She- Leveque( SL) 隧次栩 111.律 .Vl 且在 4 平速度场、垂直速度场和不阀必件下婆11:速度场 的层次相似律所满足的情况不同，并输出 r 对应的时能解释结果指出大气边界层自绚织结 构的提豪放以政层次相似律对大气边界层揣梳脉动捕述的有般怯 [共键词] 标度律，层次缩构，大气功界辰.~绪。 τè 号! 问 大气边界!这内运动的忘哥哥特点是其揣流傲，同时满流分布在很斌的尺度上，小到毫米 尺度，大到百米尺度的祸能均可能存夜，因此非常利于研究不同尺度涡族的运动规律.大 气边界应#白流的复杂之处在于:给常存在风迷剪切(梢流不是均匀各向阴性的)、街庭分后 (成源lJt ?纺)、地球旋转效Iitt(科氏力作用)、下垫而不均匀性和地袤的热力影响等.许多 气象研究和应用与大气边界层的淄流络构，特别是与 i丘地应涮流的特征有密切关系 [IJ 因 此，时烧界层漏流扬的统计分析，有助于进一步了解大气边界层揣流的结构和性质，分析 出其中确定性和随机做成分阔的自组织特11 ‘ 已有的研究表明(l竿见文献 [IJ 给出的综述) ，速度场 3 个方向的谱特征在高频时很相 似，在低频段则存在羡界，分析认为这是热力条件和地表特征作用的绩果.在水平方向，层 络的影响不明显;而在垂直方向上.1iI:络的影响比较大，这是囱子浮力项的主要影响在盗 版方向上.十F 垫 ílii 粗糙度的增加使得低层大气的主导涡旋尺度减小，能 1量向高贵自方向转 移，这可能是由于高视糙度下势而使得动力作用增大.大尺度涡旋难以发展$而小尺度梢 涡则增多，峰值频率较大，低粗槌 jf 下垫面的热力作用要比动力作用火，大尺度梢涡得以 发展，才二排涡旋尺度较大，峰债锁察较小.由于热力作用导致的强烈日变化，夜间的橡定边 界liI:比起白天的对流边界隧来说有显著的不网，在大气边界层中，白天淄流发展很旺盛. 平均风速梯度被削弱很多;盲目在夜间，由于大气温度隧绪的稳定作用使得端流受到抑制， 风草草梯度很大并维持到很高的高度 [1] [收稿日糊] 级制 ω10 叩门收到 .2001- fJ7如 17 收到j 修寇稿 [革盘嘀自] 闺靠自然剧学基金盘员会晶出曹年将学基盘 (19825阳)、自然科学革盘 (4附如24) 、敏青部优费闺阁人 员蕃:il