大气边界层阵风相干结构的产生条件

摘要：

壁湍流相干结构的发现是近代湍流研究的重大进展之一,从20世纪50年代开始,在大气边界层湍流中也发现了相干结构——对流云街,并进行了系统的研究.近些年来,人们发现在近地层湍流中也存在相干结构.利用北京325 m气象塔对城市下垫面中大风和小风天气的风速分析,发现较有规律的周期3～6 min的阵风,且有明显的相干结构,而对不同下垫面的阵风研究,均发现存在这种相干结构,这种阵风相干结构对通量输送有不可忽视的作用.本文利用2012年4月甘肃省民勤县巴丹吉林沙漠观测塔的超声风速和平均场风速、温度观测资料,对阵风相干结构的产生条件进行了分析.采用傅立叶变换,将三维超声风速按频率分成基流(周期10分钟以上)、阵风扰动(周期1到10分钟)、湍流脉动(周期小于1分钟)三部分,结合平均场的资料分析发现:阵风相干结构出现在静力中性、不稳定甚至略微稳定的条件下,或者说机械作用主导的大气边界层,阵风区就会出现相干结构,热力作用对其有抑制和干扰的作用.从而,阵风的相干结构和壁面相干结构都出现在中性条件下,是机械湍流的现象,都主导着动量能量的输运.阵风区的相干结构并不等同于对流云街,他们出现在不同的大气稳定度条件下且尺度不同.

关键词：大气边界层、阵风、相干结构、稳定度、湍流

所属期刊栏目：21

分类号：P404(一般理论与方法)

资助基金：国家自然科学基金项目40830103、41375018,国家重点基础研究发展计划973计划项目2010CB951804,中国科学院战略先导专项XDA10010403 National Natural Science Foundation of ChinaGrants 40830103 and 41375018;National Basic Research Program of China973 Program,Grant 2010CB951804;Strategic Priority Program of Chinese Academy of SciencesGrant XDA10010403

在线出版日期：2017-01-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：725-736