相似理論ppt課件(2)(參考版)
2025-05-02 02:43本頁面
【正文】 雖超出近地層范圍， u*不再是常數(shù)，但近地層相似理論的廓線模式仍適用，只需 將 u*和 L換成地面的值 u*0和 L0即可， 這就延伸了近地層廓線的適用范圍 。 fzzzuu 144ln00* ???（ 1） 穩(wěn)定層結(jié) 很難找到合適的廓線形式。 Blackadar 10*)00 1( ???uzfzl ??將上式 和 ()代入 ()得： 在 150m 高度內(nèi)，中性層結(jié)、均勻地表，風(fēng)廓線與對數(shù)律無明顯差異。 （ 1）到幾百米高度處，混合長接近常數(shù)。 lzl ??lluzu *??? 由平均運動方程，并設(shè)定常、水平均勻，取 x為平均風(fēng)方向： vgs為地轉(zhuǎn)風(fēng)沿 y軸分量 即 積分得 研究證明，括號內(nèi)的值在中性層結(jié)時為常數(shù)，取 6。 塔層：超出近地層范圍，必須考慮切應(yīng)力隨高度減小，但式 仍成立，問題是找出新的 值，求積分。 二、中性層結(jié)、均勻地表的風(fēng)廓線 思路：風(fēng)向不隨高度變化，風(fēng)廓線微分方程 () luzu *???其中 是混合長，表征湍流局地特征的參數(shù)。 3) 地表性質(zhì)不均勻，需考慮。 )( 0 qquCQ E ?? ?2uC D ?? ?)( 0 ??? ?? uCCH pH第七節(jié) 塔層風(fēng)廓線 一、塔高度 50~500m ；塔層 0 ~ 150m 特征 1) 風(fēng)向隨高度的偏轉(zhuǎn)很小，可忽略。 不穩(wěn)定時 穩(wěn)定時 2mhmhiR ?????? ????? ?? Rimh 2RiRimh 51, ??? ???二 、 Km、 Kh的參數(shù)化 由梯度輸送理論： 任意層結(jié)下的風(fēng)廓線： 代入上式： 得到用 u*表示的 或用風(fēng)速梯度表示的 2*uzuKwum ????????)(* Lzzuzu m?????mmzuK??*?zuzKmm ???222??已知 Km后 ， 可由 ?h的定義求出 Kh 用 u*表示的 Kh： 或用風(fēng)速梯度表示的 Kh )()(*2*穩(wěn)定不穩(wěn)定mmhmhzuKKzuK???????（穩(wěn)定）不穩(wěn)定）zuzKzuzKmhmh??????222322(????三 、 ?、 H、 E的參數(shù)化 任一物理量 q和相應(yīng)的湍流通量 Q， 根據(jù)前面相似理論分析的結(jié)果 ， 它的廓線形式可以寫成： 根據(jù)通量的定義： 利用風(fēng)廓線模式： ?????? ??? )(ln10*0Lzzzqqqq??** quqwQ ?? ??????????? ?? )(ln0*Lzzzuum??１ . 若有兩層 （ z1， z2） 風(fēng)速 u和 q的觀測 資料 ， 即當(dāng) z=z1， u=u1， q=q1； z=z2， u=u2，q=q2， 根據(jù)上式 ， 用兩層風(fēng)速之差表示摩擦速度 u*， 類似的方法表達 q*， 代入 Q的表達式 ， 則 ?????? ???????? ??????2121)l n ()l n ())((121212122mmqq zzzzuuqqQ??????2. 若只有一層風(fēng)觀測和 q兩層觀測值 ， 即z=z3， u=u3； z=z1， q=q1； z=z2， q=q2（ 不一定要求與風(fēng)速同一層觀測 ） ， 則 ?????? ??????? ?????321)l n ()l n ()(03123122mqq zzzzuqqQ?????如果 q代表的是風(fēng)速 u， 則Ｑ代表的是動量通量 ，取 z3＝ z2=z， z1＝ z0， 有： 對于熱通量 ， q=CP?， Q=H， 將風(fēng)速和位溫的觀測取在同一層上 ， 即 z3＝ z2=z， z1＝ z0， 有： 2022)()ln ( ?????? ??Lzzzum?????????? ??????? ????)()l n ()()l n ()(0002LzzzLzzzuCHmhp??????類似可寫出潛熱通量 E。湍流參數(shù)（湍流通量 ?、 H、 E；湍流特征參數(shù) u*、 T*、 L和湍流交換系數(shù) Km、 Kh） 要求： 簡單實用、使用的平均量盡可能少、有一定的精度。 溫度廓線 類似風(fēng)廓線的推導(dǎo) ， 引入無量綱溫度梯度 zTzh ??? ???*?????? ??? )(ln10*0LzzzT h????? ? ????? dLz Lzhh ? ??0)(1)(近中性時： 不穩(wěn)定時： 穩(wěn)定時： ?????? ???LzzzT ????0*0 ln10)151( 212 ???? ? LzLzmh ??051 ???? LzLzmh ??第六節(jié) 近地層氣象參數(shù)化 如何用平均量的觀測數(shù)據(jù)，求得近地層的各種湍流參數(shù)。 量綱
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