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《2009第五届苏皖两省大气探测、环境遥感与电子技术学术研讨会专辑》2009年
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热力非均匀下垫面大气边界层流场结构特征分析

袁仁民  罗涛  吴徐平  卢超  
【摘要】:利用对流水槽成功模拟热力非均匀下垫面对流边界层的发生发展。仿照数值模拟中常用的马赛克方法在对流水槽的底部铺了一些导热率缓慢的材料(我们采用的是橡胶薄板),使下垫面的加热存在差异,进而产生非均匀的加热。利用温度廓线和准直光系统共同决定边界层顶部的位置和对流速度尺度。采用PTV测量技术获得高精度的二维流场,看到流场具有复杂的空间结构和尺度特征。相对于均匀下垫面来说,底部的非均匀加热使得混合层湍流的组织性得到加强,湍流强度也有明显的增强,边界层的尺度变得更加丰富。对于均匀下垫面来说,涡的大小与Zi有关,尺度与Zi是同一量级,观测到的水平尺度应该与Zi相关且在同一量级上;对于非均匀下垫面,由于它产生的涡旋结构比较复杂,在速度特征曲线上的反映不像均匀下垫面的那么清晰。非均匀下垫面的涡旋虽然比均匀下垫面的要小,但涡的扭曲、变形和重叠很多。为了分析了非均匀下垫面对流边界层的环流特征和水平输送对湍流变化的贡献,需要计算水平输送项式中。测量结果表明,加热开始不久,由于不同下垫面的的温差较大,水平输送也较大,而当一段时间后,温差变小,从而使得水平的输送也变小了,由此可以看出非均匀下垫面对流边界层的水平输送依赖于下垫面的非均匀强度。
【作者单位】:中国科学技术大学地球和空间科学学院
【分类号】:P404

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