30 / 2022-05-29 21:36:07

大气边界层位温相关三阶结构函数分析

大气边界层；位温；结构函数；势能耗散率

  在大气边界层的对数层中，位温相关的结构函数在小尺度和大尺度分别是两点距离的幂函数和对数函数。这两个结果可以分别用Kolmogorov的各向同性湍流理论和基于附着涡假设的Kármán-Howarth-Monin方程解释。通过分析青土湖观测阵列的大气边界层数据，我们验证了位温结构函数存在不同尺度区，提出了基于势能跨尺度传输的普适表达式。基于此我们发现，结构函数的对数区范围随着产生项与耗散项的比值增加而增大。当高度大于Obukhov尺度时，对流起主导作用，随着高度增加，势能耗散率降低，产生项与耗散项的比值增大。位温三阶结构函数的普适表达式为通过测量数据获得对边界层湍流物理的重要信息，如势能耗散率，提出了一个方法，进而帮助大气边界层模拟的参数化。在大气边界层的对数层中，位温相关的结构函数在小尺度和大尺度分别是两点距离的幂函数和对数函数。这两个结果可以分别用Kolmogorov的各向同性湍流理论和基于附着涡假设的Kármán-Howarth-Monin方程解释。通过分析青土湖观测阵列的大气边界层数据，我们验证了位温结构函数存在不同尺度区，提出了基于势能跨尺度传输的普适表达式。基于此我们发现，结构函数的对数区范围随着产生项与耗散项的比值增加而增大。当高度大于Obukhov尺度时，对流起主导作用，随着高度增加，势能耗散率降低，产生项与耗散项的比值增大。位温三阶结构函数的普适表达式为通过测量数据获得对边界层湍流物理的重要信息，如势能耗散率，提出了一个方法，进而帮助大气边界层模拟的参数化。