邊界層理論與陸面過程(編輯修改稿)
2025-07-13 13:05 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 交換過程，進(jìn)而邊界層中風(fēng)的分布。 不穩(wěn)定邊界層結(jié)構(gòu)及其流場圖象。（ Wyngaard, 1990) 穩(wěn)定邊界層結(jié)構(gòu)及其流場圖象。（ Wyngaard, 1990) 邊界層理論與陸面過程 Chen Haishan 2022 Nanjing University Of Information Science amp。 Technology 15 15 邊界層結(jié)構(gòu)明顯的日變化 邊界層理論與陸面過程 Chen Haishan 2022 Nanjing University Of Information Science amp。 Technology 16 16 二、大氣邊界層過程、作用和重要性 邊界層過程：湍流過程 （ 1）湍流輸送；（ 2）大氣能量平衡；（ 3）層結(jié)和風(fēng) 大氣邊界層在大氣中的重要作用 （ 1）水汽通量 （ 2）感熱通量 （ 3）摩擦消耗 （動(dòng)量、動(dòng)能匯區(qū)） 氣象要素的輸送 + 大氣污染物的輸送 邊界層理論與陸面過程 Chen Haishan 2022 Nanjing University Of Information Science amp。 Technology 17 17 研究邊界層的意義（重要性） 大氣邊界層研究與天氣、氣候、生態(tài)環(huán)境以及人類的生命和工程活動(dòng)密切相關(guān)。 ? 大氣的基本能源是太陽輻射，而太陽輻射的大部分是穿過大氣后被地面吸收，然后通過邊界層湍流輸送給大氣； ? 霜、露和最高最低溫度預(yù)報(bào)，實(shí)際上都是邊界層預(yù)報(bào)； ? 霧發(fā)生在邊界層中； ? 污染物大部分被阻擋在邊界層中； ? 到達(dá)自由大氣的全部水汽，都是依靠邊界層輸送上去的； ? 云中的凝結(jié)核也是通過邊界層輸送上去的； ? 雷暴和颶風(fēng)的發(fā)展要依靠邊界層輸送濕的空氣； ? 大約 50％的大氣動(dòng)能被耗散在邊界層中； ? 海上大氣邊界層風(fēng)切變是海洋的主要能源之一 …… . 邊界層理論與陸面過程 Chen Haishan 2022 Nanjing University Of Information Science amp。 Technology 18 18 三、大氣邊界層的分層、厚度和垂直結(jié)構(gòu) 1. 大氣邊界層的分層 (1).粘性副層（微觀層） (2).近地層（常通量層） (3).Ekman層（上部摩擦層） 邊界層理論與陸面過程 Chen Haishan 2022 Nanjing University Of Information Science amp。 Technology 19 19 大氣邊界層的分層 (1).粘性副層（微觀層） ：分子輸送過程處于支配地位，分子切應(yīng)力遠(yuǎn)大于湍流切應(yīng)力。在這一層中，由分子輸送的熱通量可表示為： 其中， ??為分子熱擴(kuò)散率（空氣的分子熱擴(kuò)散率為 2?105m/s）。典型的熱通量值為 ，由此計(jì)算的溫度梯度為 ?104K/m，這相當(dāng)于穿過 1毫米厚的微觀層的溫差為 10度。 zTQH ?????? 邊界層理論與陸面過程 Chen Haishan 2022 Nanjing University Of Information Science amp。 Technology 20 20 (2).近地層（常通量層） ：大氣受地表動(dòng)力和熱力影響強(qiáng)烈，氣象要素隨高度變化激烈，運(yùn)動(dòng)尺度小，科氏力可略。由于近地層很薄和湍流擴(kuò)散強(qiáng)烈混合的結(jié)果，該層中動(dòng)量、熱量和水汽的鉛直輸送通量不隨高度變化，同樣原因，近地層中風(fēng)向也不隨高度變化。 (3).Ekman層（上部摩擦層） ：在這一層里，湍流粘性力、科氏力和氣壓梯度力同等重要，需要考慮風(fēng)隨高度的切變。 邊界層理論與陸面過程 Chen Haishan 2022 Nanjing University Of Information Science amp。 Technology 21 21 海洋上：由于海水上層強(qiáng)烈混合使海面溫度日變化很小。此外，海水熱容量大，海面溫度日變化不明顯，邊界層厚度變化十
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