青藏高原近地层热量湍流系数的试验分析-气象科学.PDF

维普资讯 第9卷 第3期 vO】．9 No．3 I989年9月 SCIENTIA METEOROLOGICA SINICA Sep ．， 1989 青藏高原近地层热量湍流系数的实验分析 陈万隆 A．P．丹尼尔斯 (南京气象院学气象系 ) (夏峨寅大学气象茅 ) 提 要 本文着重研究青藏高原近地层的湍流结构。使用梯度观测和热量平衡方法，确定了感热湍流 系数 (Kh)表达式中的无量纲系数】／甲阱 ，并表明它与W ．O．Pruitt等人的结果相当一 致 · 本文还计算了精天和多云条件下 l米高度上感热端甓系数，最后 比较了高 和低 每拉平原上感热 揣流系数与动量湍流系数的比值 T。 一 、 引 言 在大气与地面之间，湍流交换作用对动量．热量 求汽量等物理属性的输送起了十分重 要的作用 。然而，迄今对高原大气边界层湍流输送系数的研究仍然是很不充分的。所以我们 很少了解在高原和低海拔的平原近地层的湍流输送系数或湍流结构之 问是否存在某些差异． 这方面的研究之所 以：多，主要是 由于缺少详细和可靠 的观察资料 。部分来说，可能当时对 这种问题还没有提出实际要求。 本文拟研究青藏高原近地层惑热输送 的湍流系数，并将它与低海拔平原上 的某些研究成 果作_-比较 。这里我们将应用梯度输送理论和热量平衡方法来分析和归纳1979年夏季部分青 藏高 气象科学实验期间所取得的观测资料 。同时采用 Monin Obukhov相似理论分析青 藏高原宴际近地层的湍漉交换情况。 二、蜜髓和计算方法 1979年夏季青藏高厦气象科学实验共在高躁六个观测站上进行了地而热源观测。但本文 选择其中 两叶羽站，即双 站 (89oO，E，32o38N，海拔4920m )和拉萨 站 (91o03E， ． 29o40NJ海拔3633m)。主要考虑这两个测站附近地形平坦，开阔，代表性较好，可 以运 用近地层相似理论来分析。双湖站下垫面是布满碎石的高山草原，而拉萨站下垫面是农业区中 的牧草地带 。此外，这次高原气象科学实验为 了能与平原地 区相对比，我们还选择了位于长 江下游的南京地面热源卿测站 (1l8o48E，32o12，N 海拔23m )。 1988年1i月17日l晦到，1989年4月15日收珂修改稿。 维普资讯 3期 I策万臻等 ：青裁高 鳆近地层热最 f流系数 的襄验 骨折 237 根 地面热量 酶原理纽织了这r祀 源观测实验 。其Ip净辐射弹l地 丧土中热埘量分别采 用净辐射仪和土壤热流量扳直接进 行测定 。双湖和拉萨两 测站的净辐射测量平均相对误差 分别为 3。4—7．0 和 一3．8一一4。2 l，达到本文分析柏精度要求 。土壤热流 鸯版的 传 感 器埋置于地表面 以下n。5厘米处，所涮得 的地表土 中热通量平均相对误差约为5 [2。空气 的 温、湿度是用通风干龌表测量的，观测高度共有 4层 ，即0．2，o．5，1．5和2m。其最大梯 度 值误差估计为O．2 IS]。同时，分剐在0．5， 1，2， 3和5m等 5个高度 上用小型三杯式 电 接风速表测量 了1o分钟的平均风速 。其绝对误差为0l一0．2m／s。以上温，湿、风的观测 情 度基本上选到近地层梯度观酬的要求 。 众所周知 ，MoⅡin--Ohukhov相似理论对于认识水平均匀 的近地层气象特性奠定 了很 好 的基础 。根据这个理论 ，风速和位温 的无量纲梯度可以分剐表示为 [4] ： kz ， (1)