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北京城郊近地层湍流实验观测 总被引：13，自引：2，他引：13
本文利用两台FA-11超声风速温度仪于1992年3月到４月间在北京325 m气象观测塔47 m和120 m两个高度观测到的风速三个正交分量以及声虚温的湍流脉动资料，计算和分析了北京城郊粗糙下垫面近地层湍流特征量及其日变化，无量纲垂直速度和声虚温的方差随稳定度的变化，风速分量和温度的归一化湍流能谱以及动量和热通量的互谱及其随稳定度的变化。并且与平坦均一下垫面近地层湍流观测的结果进行了对比。 相似文献
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介绍了广州增城丘陵灌木林通量站的地理环境、仪器布设,并利用该站2014年12月—2015年2月的观测资料,分析冬季华南丘陵灌木林下垫面近地层的风、温度、气压、湿度和大气稳定度等基本气象要素特征,以及湍流强度、风速归一化标准差的统计特征及通量特征。结果表明:（1）冬季增城站以北向小风为主,风速多小于4 m/s,日平均温度变化剧烈,平均相对湿度为67.94%;（2）大气稳定度集中于“±” 0.5之间,以近中性为主;冬季平均湍流强度Iu、Iv和Iw分别为0.37、0.31和0.19;在风速小于1 m/s时湍流发展旺盛,随风速增大,湍流强度减小并趋于稳定;（3）风速分量归一化标准差δu/u*、δv/u*、δw/u*与稳定度Z/L之间满足莫宁-奥布霍夫相似理论,并呈1/3次方关系,且随|Z/L|的减小而减小,在中性层结（Z/L→0）均匀下垫面,其值为常数,分别为2.286、1.757和1.174;（4）冬季增城站的能量耗散以感热为主,晴天尤为显著;阴天感热与潜热大小相当;平均日间吸收CO2极值为0.236 mg/(m2·s)。 相似文献
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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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本文采用湍流统计理论,分析小麦田内外水平风速脉动特征。观测资料由分设在麦田内外两测点的四个不同高度取得。结果表明,麦田植被内水平风速脉动特征近似地符合局地各向同性湍流理论,即当τ不大时(τ<20秒),时间结构函数遵从“2/3幂律”;在高频区,一维无量纲谱符合“-5/3幂律”;小麦(抽穗期)植被内风速脉动具有比裸地湍流度大、湍流强度小、欧拉空间尺度小的特征。此外,引入线性系统观点,以单输入线性系统模式讨论了麦田内水平风速脉动的响应特性。 相似文献
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典型特大城市下垫面空气动力学特征参数的计算与分析研究 总被引：1，自引：0，他引：1
基于2012年12月—2013年11月上海徐家汇气象铁塔风和湍流观测资料及铁塔周边500m半径范围(平均建筑高度为39.5 m)下垫面信息,分别利用温度方差方法、风速标准差方法、涡度相关法和形态学方法计算典型特大城市下垫面零平面位移和动力学粗糙度。结果表明,温度脉动方差法计算的零平面位移与建筑物高度分布存在差异,但在58~208°方向与建筑顶面积系数呈现正相关(相关系数0.73),计算公式的经验参数、稳定度阈值和风速对计算结果影响较为显著;涡度相关方法和风速标准差方法计算的动力学粗糙度随风向分布趋势相似(相关系数0.94),并与零平面位移呈负相关关系。形态学方法与动力学方法之间数值和随风向的变化趋势均存在差异,风温观测仪器源区和形态学方法分析区域具有显著影响。 相似文献
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利用中国气象局成都高原气象研究所在青藏高原东坡理塘地区建立的大气综合观测站观测资料, 以2006年1月和7月涡旋相关资料分别代表冬季和夏季, 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月和7月稳定度基本集中在±0.5和±0.25之间; 湍流在<2 m·s-1的风速环境中发展最为旺盛, 随着风速的增大湍流强度减小迅速; 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; 地表通量均表现出明显的日变化特征, 1月以感热为主, 潜热很小; 7月以潜热为主, 感热较小。 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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N. F. Mazurin M. K. Matskevich V. T. Mil’chenko M. A. Novitskii 《Russian Meteorology and Hydrology》2010,35(6):386-393
The turbulence characteristics measured in the surface layer over a real underlying surface are presented. The measurements
are carried out at the 3- and 16-m levels using acoustic anemometers; at the lower level, the measurements are doubled. The
diurnal cycle is obtained of the temperature flux and friction velocity. To obtain the temperature flux, so-called “acoustic”
temperature is used as calculated from the sound speed data with corrections for air humidity and pressure. The normalized
characteristics of turbulence are presented as dependent on dimensionless height z/L. The values of temperature flux and friction velocity increase with height: their day-integral values at 16-m level exceed
those at 3-m level for about 20 and 35%, respectively. 相似文献
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Turbulence Intensity Parameters over a Very Complex Terrain 总被引：1，自引：1，他引：0
Cintya A. Martins Osvaldo L. L. Moraes Otávio C. Acevedo Gervásio A. Degrazia 《Boundary-Layer Meteorology》2009,133(1):35-45
Detailed knowledge of turbulence structure is important for the understanding of atmospheric phenomena in the boundary layer,
especially over complex terrain. In the present study, turbulence intensity parameters are analyzed for different conditions
regarding stability, wind speed and wind direction over a mountainous region. The purpose of the analysis is to verify whether
the observed parameters follow Monin–Obukhov similarity theory (MOST), despite the terrain heterogeneity. The dataset was
collected during an experimental campaign at the Nova Roma do Sul site, in southern Brazil, with a micrometeorological tower
located near a sharp slope, approximately 400 m high. The results show that the normalized standard deviations of the vertical
velocity component as well as the normalized standard deviation of temperature follow Monin–Obukhov similarity for all stability
regimes, regardless of the wind direction. However the normalized standard deviation of the horizontal components of the turbulent
velocity obeys the similarity relationship only for a limited range of the stability parameters. 相似文献
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利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,简称SACOL)2008年12月观测资料,研究了稳定边界层湍流特征.使用涡动相关资料研究湍流通量时,定义湍流的平均时间τ内的中尺度运动是造成湍流统计量变化范围大的主要原因,稳定情形? τ取几十秒至几分钟.对梯度理查森数大于0.3的强稳定情形的湍流尺度分解(MRD)谱分析表明,感热通量在112.4～449.9 s存在谱隙,尺度大于谱隙的中尺度运动造成了通量观测资料离散性大,甚至有支配性影响.动量通量的谱隙在112.4～224.9 s之间.弱风时,中尺度运动的影响更大,垂直风速标准差以0.1的比率随中尺度风速变化;垂直风速标准差同广义风速表现出很好的相关性,并随着广义风速消失而消失.三维风速标准差与摩擦速度呈很好的线性关系,垂直、水平、横风风速的无量纲标准差分别为1.35、2.54、2.21.对湍流动能的研究发现,在梯度理查森数大于0.3的条件下,仍然存在连续的湍流.以湍动能为依据,分析了湍流的平稳时间长度,其长度随稳定度变化而变化,2008年12月7～11日从133.5 s变化到856.2 s,湍流平稳时间长度反映了中尺度运动的发生频率. 相似文献
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Observational evidence for the Monin-Obukhov similarity under all stability conditions 总被引：2，自引：0，他引：2
Data collected in the surface layer in a northern suburban area of Nanjing from 15 November to 29 December 2007 were analyzed to examine the Monin-Obukhov similarity for describing the turbulent fluctu- ations of 3D winds under all stability conditions and to obtain the turbulence characteristics under different weather conditions. The results show that the dimensionless standard deviations of turbulent velocity com- ponents (σ u /u* , σ v /u* , σ w /u * ) and dimensionless turbulent kinetic energy (TKE) can be well described by "1/3" power law relationships under stable, neutral, and unstable conditions, with σ u /u * > σ v /u * > σ w /u* . Land use and land cover changes mainly impact dimensionless standard deviations of horizontal component fluctuations, but they have very little on those of the vertical component. The dimensionless standard devi- ations of wind components and dimensionless TKE are remarkably affected by different weather conditions; the deviations of horizontal wind component and dimensionless TKE present fog day > clear sky > overcast > cloudy; the trend of the vertical wind component is the reverse. The surface drag coefficient at a Nan- jing suburban measurement site during the observation period was obviously higher than at other reported plains and plateau areas, and was approximately one order larger in magnitude than the reported plains areas. Dimensionless standard deviation of temperature declined with increasing |z /L| with an approximate "-1/3" slope in unstable stratification and "-2/3" slope in stable stratification. 相似文献
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基于风廓线仪的华南地区夏季边界层湍流统计特征研究 总被引：1，自引：0，他引：1
采用双权重算法,使用2015年6—8月我国东南部业务风廓线雷达资料,通过湍流脉动垂直速度方差和偏度的计算和分析,对晴空和低云主导情况下的边界层湍流特征以及中小尺度局地环流对于边界层湍流的影响进行研究。主要结论如下:(1)晴天情况下垂直速度标准差和垂直速度偏度都具有明显的日变化特征,湍流主要由下垫面加热驱动发展;(2)在低云主导情况下,湍流明显弱于晴天对流边界层的湍流强度,边界层内湍流的发展不仅受地面加热的影响,而且在边界层上部存在明显的自上而下发展的湍流,这主要是由于边界层顶云辐射冷却造成的;(3)除了上述两种情况,边界层湍流发展同时受到局地中小尺度环流或者天气系统的影响,因而呈现出更多的复杂性。 相似文献
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H. A. R. De Bruin W. Kohsiek B. J. J. M. Van Den Hurk 《Boundary-Layer Meteorology》1993,63(3):231-257
A set of micro-meteorological data collected over a horizontal, uniform terrain (the plain of La Crau, France) in June 1987 is analysed. Conditions were predominantly sunny and arid, while due to the Mistral the wind speed could exceed 10 m/s. Verification of several methods to evaluate surface fluxes of heat, momentum and water vapour from the standard deviation of temperature, wind and specific humidity is presented. Also, a similar approach using the structure parameter of temperature is considered. These methods are all based on Monin-Obukhov (M-O) similarity theory. It is found that the standard deviation of temperature, vertical and horizontal wind speed as well as the structure parameter for temperature behave according to M-O similarity. It is shown that the sensible heat flux and friction velocity can be determined from a fast response thermometer and a cup anemometer. Also, it appears that the analytic solution of the set of governing equations as derived by the first author yields good results. M-O theory does not appear to work for the standard deviation of specific humidity. This may be due to the relative importance of large eddies. 相似文献
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In this paper, we consider boundary-layer effects on atmospheric fronts. For this purpose we developed a dry, hydrostatic, two-dimensional numerical model with turbulence parameterized with the 1/2 -order eddy viscosity closure of Mellor and Yamada. In the surface layer we use Monin–Obukhov similarity and there is an interactive soil model to obtain lower boundary conditions for the atmospheric model. First, effects of turbulence are studied without thermal forcing at the surface and comparisons are made between inviscid and turbulent conditions. Sensitivity studies with respect to surface roughness are also performed. Subsequently we study effects of surface thermal forcing on fronts. The results show that, during summer, fronts display strong diurnal variation. Vertical velocities increase significantly during the day while gradients in temperature and vorticity across the front strengthen in the evening and at night. In winter the diurnal variation is much less pronounced. We attempt to find physical mechanisms responsible for such frontal behaviour and we compare our results with available observations. 相似文献
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北京地区一次强沙尘暴过程的大气边界层结构和湍流通量输送特征 总被引：15，自引：6，他引：9
利用中国科学院大气物理研究所北京325 m气象塔的风速和温度平均场观测资料和湍流资料,以及北京市气象台地面常规气象资料和逐日08:00和20:00(北京时间)的探空资料,分析了2002年3月18～22日沙尘暴过境前后北京城市边界层结构特征和湍流输送特征,结果表明:1)在沙尘暴爆发前,边界层中水平风速一直较小;气温较高,大气层结稳定,在边界层上部有强大的逆温层.随着冷锋过境,沙尘暴爆发,边界层中水平风速和平均湍流速度急剧增强;温度也突然变化,先迅速增强后又持续下降,逆温层迅速被破坏.2)沙尘暴初期,280 m上为系统性上升气流,而47和120 m则为系统性的下沉气流.随着沙尘暴爆发,湍流动能、向下传输的动量以及向上传输的感热也迅速增大,并且120 m高度的湍能、动量通量以及感热通量明显高于47和280 m,这与北京的局地环流有关.3)本次沙尘暴过程中,120和47 m层的摩擦速度都明显超过了北京的临界摩擦速度,表明局地起沙也是本次沙尘暴过程中北京沙尘的一个重要沙源. 相似文献
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HUBEX试验区近地面层的湍流输送 总被引：8，自引：1，他引：7
1998年淮河流域能量和水循环试验(HUBEX)期间曾进行了1个月的近地面层湍流观测.分析不稳定条件下湍流的统计特性和谱特征,并与Monin-Obukhov相似理论进行了比较.结果表明,不稳定的时候各湍流量的统计特征与相似理论的预期相符.虽然不稳定条件下温度和湿度涨落的相关系数很高,谱的式样也相近,但湿度谱的峰值频率高于温度谱.协谱曲线的形状显示感热通量的谱峰较宽,表现出w和T在较宽范围的强相关性,而水汽通量谱在高频段下降很快,说明水汽的输送更多地出现在低频部分.从谱相关系数可见,在近中性的时候,各尺度湍流涡的热量输送效率普遍较低,随着不稳定性增强而显著提高.分析还发现,不论不稳定性的程度如何,小尺度湍流的水汽输送效率都较低.水汽通量谱的相关系数随稳定度的变化不如热通量的谱相关系数大,表明近中性时除小尺度湍流外其他湍流涡的水汽输送效率高于热量输送. 相似文献