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城市冠层上下大气湍流特征分析 总被引：2，自引：0，他引：2
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。 相似文献
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云贵高原西部大理地区近地层湍流特征分析 总被引：4，自引：1，他引：3
利用大理国家气候观象台2007年3—12月观测资料,采用涡动相关法等计算方法分析了该地区湍流强度、湍流方差、湍流通量等特征量的日变化和干湿季变化特征。结果表明,湍流强度干季大于湿季;湍流方差与稳定度满足1／3次方定律,风速方差在稳定条件下比不稳定条件下离散,水平方向比垂直方向离散;湍流通量有明显日变化特征,感热、动量通量干季大于湿季,潜热通量湿季大于干季,干湿季热量交换以潜热为主;干季能量闭合率大于湿季;不同风向条件下平均水汽密度存在差异. 相似文献
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北京北郊冬季大风过程湍流通量演变特征的分析研究 总被引：4，自引：0，他引：4
利用中国科学院大气物理研究所325 m气象观测塔1993年12月～1994年1月大气边界层实验资料, 计算分析了大风过境过程中47 m和120 m高度湍流通量演变特征及其影响因子, 以及与风速、 稳定度等参数的关系。结果表明: 大风过程对近地面层的物质能量输送有着重要影响, 大风之前出现短时间动量上传和热量下传; 大风过程中的湍流通量数值明显高于过境后, 水平方向湍流通量数值和能量增加幅度大于垂直方向; 当风速大于临界值5 m/s时, 湍流通量与风速、 湍流动能的相关迅速增大; 湍流谱特征表现为湍流能量的低频部分增加、 湍流谱曲线变宽; 大风能强烈影响近地面层的能量收支。 相似文献
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分析2003年9月5-27日在黑河下游额济纳绿洲取得的近地面层湍流观测资料,讨论无量纲湍流方差与稳定度参数Z/L的关系.无量纲风速分量σu/u*、σv/u*和σw/u*在不稳定层结与稳定度Z/L满足1/3次方时,符合Monin-Obkuhov相似理论.在近中性时,σu/u*、σw/u*值比平坦下垫面的略小些,σv/u*值比平坦下垫面的略大.无量纲温度脉动方差和湿度脉动方差在对流状态下与Z/L满足-1/3次方,在稳定和不稳定层结下,随|Z/L|减小而增大.地面热量以感热输送为主,感热通量峰值约为250 W/m2,潜热通量的峰值为170 W/m2;夜间潜热通量较小,感热通量则出现负值.动量通量日间平均在0.2-0.3 N/m2,峰值为0.31 N/m2.黑河下游绿洲柽柳林动力学粗糙度比HEIFE戈壁及其他绿洲下垫面的大,中性时z0m=0.47551 m.中性状态下动量整体输送系数CD=22.2×10-3,不稳定层结时平均值CD=10.3×10-3,稳定层结时平均值CD=7.2 × 10-3.热量整体输送系数CH,中性状态下CH=3.2 × 10-3,不稳定层结时平均值为CH=3.3×10-3,稳定层结时平均值为CH=2.7×10-3. 相似文献
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珠穆朗玛峰绒布河谷近地层大气湍流及能量输送特征分析 总被引：15，自引：1，他引：14
利用中国科学院2005年珠穆朗玛峰地区科学考察期间 (4月2日至6月7日) 收集的大气观测资料,分析了珠峰绒布河谷近地层水平风速、温度、湍流强度、湍流通量日变化及地表能量平衡特征。通过分析得出近地层三维风速方差与稳定度的关系基本满足1/3次方规律;珠峰绒布河谷近地层大气水平风速、温度、动量通量、感热通量和潜热通量均存在明显的日变化;地表获得的能量很大一部分以感热形式散失掉了,潜热所占比重很小。另外,还发现绒布河谷地区地表能量通量各分量并不满足能量平衡方程Rn=Hs+Le+G。通过对地面加热场的分析发现珠峰地表白天是强热源,晚上转变为弱冷源。 相似文献
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为评估Monin-Obukhov相似理论和涡度相关系统在高标准农田的适用性,利用南通高标准农田水稻下垫面涡度相关观测数据,分析了大气稳定度、湍流方差相似性、湍流谱特征、湍流强度和湍流动能等。结果表明：该高标准稻田上方大气呈现白天不稳定、夜晚稳定的昼夜变化特征;Monin-Obukhov相似理论在该高标准农田适用,三维风速归一化标准差随大气稳定度的变化符合“1/3”次方规律,温度、比湿、CO2密度归一化标准差随大气稳定度的变化在大气不稳定时符合“1/3”次方规律;在惯性子区,三维风速的湍流能谱符合“-2/3”次方斜率,垂直风速与温度、湿度和CO2密度的协谱符合“-4/3”次方斜率,可见涡度相关系统能够观测该高标准农田的水热和CO2通量;三个方向上的湍流强度均随风速增大而减小,且水平方向湍流强度大于垂直方向;湍流动能随风速呈二次函数增大,呈现昼高夜低的日变化特征,大气中性时达到最大,且以动力湍流贡献为主。研究结果可为揭示华东地区高标准农田生态系统与大气之间的物质和能量交换特征以及机制提供参考。 相似文献
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青藏高原改则地区近地层湍流特征 总被引：41，自引：4，他引：37
分析了第二次青藏高原气象科学试验（TIPEX）1998年6～7月加强期在改则取得的湍流资料,讨论了近地层湍流宏观统计量、温度、湿度结构参数以及通量整体输送系数等变化规律,结果表明在不稳定层结下,湍流宏观统计量等随稳定度的变化满足过去在平原地区得到的相似关系。 相似文献
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长江三角洲常熟地区近地层湍流特征的研究 总被引：3，自引：0，他引：3
利用1999年5～9月长江三角洲常熟地区的湍流脉动观测资料,分析了该地区感热、潜热和动量通量的日变化以及湍流强度和湍流谱特征,结果表明该地区各能量的日变化与常见情况相同,白天潜热通量的输送占主导地位,感热通量比潜热小得多,且湍流的日变化与天气的关系非常密切,晴天比阴天要大得多.湍流强度和湍流谱的分析结果表明,在近中性条件下,常熟地区各方向湍流强度接近典型平坦下垫面的值.非中性条件下,垂直方向规一化标准差与稳定度的关系都较好地满足1/3次幂定律,水平方向没有垂直方向上的规律好,特别是稳定条件下,数据点分散性大;各风速分量谱在高频段满足理论上的-2/3次幂定律,纵向和垂直方向速度谱的峰值频率与典型平坦下垫面上的结果一致.总体输送系数CD、CH与稳定度的关系密切,随稳定度增加有减小的趋势. 相似文献
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Based on CAMP/Tibet [Coordinated Enhanced Observing Period (CEOP) Asia-Australia Monsoon Project (CAMP) on the Tibetan Plateau] turbulent data collected at the Bujiao (BJ) site of the Nagqu area, the turbulent structure and transportation characteristics in the near surface layer during summer are analyzed. The main results show that the relationship between the normalized standard deviation of 3D wind speed and stability satisfies the similarity law under both unstable and stable stratifications. The relations of normalized standard deviation of temperature and specific humidity to stability only obey the “?1/3 power law” under unstable conditions. In the case of stable stratifications, their relations to stability are dispersing. The sensible heat dominates in the dry period, while in the wet period, the latent heat is larger than the sensible heat. 相似文献
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TIPEX高原东南部近地层湍流参数的分析 总被引：8，自引：0，他引：8
The characteristics of the turbulence spectrum, turbulence variance, and turbulence flux at Qamdo overthe Southeastern Tibetan Plateau measured during the TIPEX experiment from 18 May to 30 June 1998are analyzed by the eddy correlation method. During periods of intense convection, most of the spectraof the 3D winds, temperature, and humidity follow a power law with a slope of -2/3. The normalizedvariances of the 3D winds in relation to z/L satisfy the similarity law but the normalized variances oftemperature and humidity are related to z/L by a -1/3 power law only in unstable conditions. In near-neutral stratification, σu/u* and σy/u* at Qamdo and Gerze are nearly constant in rugged terrain andσw/u* at Qamdo and Gerze is similar to the value found in plains, which indicates that the, effects oflandform on vertical turbulence is not significant over the southeast and western Tibetan Plateau. Duringthe dry period, the sensible heat dominates, comprising 81% of the heat intensity, with the other 19%being latent heat; during the wet period on the other hand, the latent heat accounts for about 64% ofthe available energy and the sensible heat only around 36%. The maximum intensity of the heating of airoccurs in the middle of the Plateau during the summertime. 相似文献
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The Characteristics of Turbulence Structure and Transfer over the Middle Area of the Tibetan Plateau 
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下载免费PDF全文 In this paper, turbulent data obtained from the Damxung site during the Secondary Tibetan Plateau Science Experiment (TIPEX) in 1998 are used to study the characteristics of the turbulent spectra, turbulence transport, and the dissipation rates of turbulent kinetic energy, temperature variance, and humidity variance in the middle area of the Tibetan Plateau. The turbulent spectra of wind velocity, potential temperature, and humidity satisfy the-2/3 power law in the high frequency range. Horizontal transportation of heat and water vapor is negligible compared with vertical transportation under strong unstable conditions, and as the stability parameter z/L increases (where z is the observational height, and L is the Monin Obukhov length), horizontal transportation becomes dominant under near-neutral, neutral, and stable conditions. The non-dimensional temperature and humidity variances are 20% less than the temperature and humidity gradient variances. These deficits appear to increase as the absolute stability parameter increases. Moreover, the effects of turbulence transportation and pressure variance exist throughout the entire stability region. 相似文献
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Xingzhuo Song Hongsheng Zhang Jiayi Chen Soon-Ung Park 《Boundary-Layer Meteorology》2010,134(3):487-498
A field campaign was conducted to collect high quality vertical wind speed and temperature profiles with simultaneous turbulent
momentum and sensible heat fluxes over the flat Gobi surface located at 39°09′N, 100°06′E at an elevation of 1,458 m during
the Pilot Intensive Observation Period in 1990. Careful evaluation of the observations in near-neutral conditions supports
a value of the von Karman constant close to 0.39, which is in good agreement with the results obtained from many other field
experiments conducted in low elevation regions. In near-neutral stratification the turbulent Prandtl number is found to be
1 but with lower confidence due to scarcity and scatter of the data points. For an expanded stability range, exponents of
−1/4 and −1/2 are respectively best fitted to the functional relations for the non-dimensional wind and temperature profile
functions in unstable stratification but linear relations still hold for stable stratification in this high elevation region. 相似文献
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利用长白山森林生态系统定位研究站观测资料,及2003年8月和9月涡旋相关资料,分析和比较了该地区近地层包括风速、风向、大气稳定度在内的平均场特征,以及湍流强度、无量纲化风脉动方差相似性和地表通量变化特征。结果表明:(1)8月和9月稳定度都基本集中在0附近;(2)风速2 m·s-1的环境中,湍流发展最为旺盛,随着风速的增大湍流强度先迅速减小,当风速增大到3 m·s-1后,湍流强度偏离0值变大了一些,再继续增大到一定风速大小以后,湍流强度基本不随风速变化;(3)无量纲化三维风脉动方差符合Monin-Obukhov相似理论的"1/3"定律,其最佳通用相似函数在稳定和不稳定条件下都可以拟合得到;(4)地表通量均表现出明显的日变化特征,8月以潜热为主,感热较小;9月仍以潜热为主,但是相比8月明显偏小,感热变化不大。 相似文献
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分析了2000年7月21日～8月10日在内蒙古奈曼流动沙丘下垫面取得的近地面层湍流及辐射观测资料,讨论了无量纲湍流方差与稳定度参数z/L的关系,发现无量纲速度分量方差及无量纲温度、湿度脉动方差在不稳定层结下,均满足莫宁-奥布霍夫相似理论;同时还讨论近地面层能量的收支.发现流动沙丘下垫面感热通量与地表热通量最大值分别为170 W m-2及100 W m-2;潜热通量通常小于50 W m-2;流动沙丘净辐射最大值为400 W m-2左右.(Hs+Hl),与(Rn-G)的比值在晴天白天平均值为0.78左右,流动沙丘下垫面近地面层能量不平衡现象存在,其原因有待进一步研究. 相似文献
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Aircraft (NCAR Electra), ship (R/V Cape Hatteras), buoy (NCSU Buoy 2) and satellite (NOAA-7 and 9) measurements have been used to observe the structure of the Marine Boundary Layer (MBL) offshore of Wilmington, North Carolina, during the intense cold-air outbreak of 28 January, 1986, as part of the Genesis of Atlantic Lows Experiment (GALE). Air mass modification processes, driven primarily by the surface turbulent latent and sensible heat fluxes, caused the overlying air mass to warm and moisten as it advected over the warmer waters of the eastern United States continental shelf. Maximum observed total (latent + sensible) heat flux was 1045W/m2 (at a height of 49 m) over the core of the Gulf Stream. Heat flux values decreased both east and west of this region, primarily in response to changes in the air-sea temperature difference.MBL height increased steadily in the offshore direction in response to increasing convection. The turbulent structure showed a buoyancy-dominated MBL between 0.1 z/h and 0.8 z/h; whereas shear was important above and below this level, vertical transport of kinetic energy (KE) was dominant as a source term only above 0.8 z/h. The normalized turbulent kinetic energy (TKE) budgets observed at different offshore locations showed general agreement at different flight levels. Thus the findings support the validity of the similarity relations under intense convective conditions. 相似文献
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利用可分辨云模式及中国南海北部试验区加密探空的平均水平风场、位温场和水汽场模拟分析了1998年5月15日至6月11日中国南海北部地区中尺度对流系统(Mesoscal Convective System,简称MCS)中冰相相变潜热对云和降水、辐射传输以及大尺度环境场的影响作用。研究表明,冰相相变潜热总体上不会引起明显的大气辐射通量的变化,但会引起较明显的下垫面热通量的变化。凝华潜热释放显著地增加了大气稳定度,造成对流和下垫面热通量的减弱,从而导致地面降水减小10.11%。碰冻潜热释放也使得大气稳定度增加,不利于中尺度对流系统对流的发展,区域累积降水量减小2.2%。融化潜热的冷却效应,使得融化层以下的大气降温,从而增加了低层大气的不稳定性,有利于海面热通量的输送,导致MCS降水增加4.1%。因此,冰相相变潜热对降水的影响主要是通过影响大气环境稳定,进而影响洋面感热通量和潜热通量的垂直输送和对流的发展,导致区域降水改变。 相似文献