草原下垫面湍流动量和感热相似性函数及总体输送系数的特征

• 作者: 丘平 孙旭映 张强 牛生杰 王润元 王胜
• 来源期刊: 物理学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 草原下垫面 相似性函数 湍流通量 总体输送系数
• 年，卷（期）: 2012,（21）
• 所属期刊栏目: 地球物理学、天文学和天体物理学
• 页码范围: 548-559
• 分类号: P404
• 语种: 中文

摘要

地表动量和热量输送对全球气候和大气环流变化具有重要影响, Monin-Obukhov （M-O）相似性函数是计算近地层动量和热量通量的重要手段, 获得准确的总体输送系数是提高大气模式模拟能力的关键环节. 本文利用锡林郭勒草原2008年春季近地层湍流通量观测资料, 对M-O相似性函数进行了修订, 拟合出了经验公式, 并建立了10 m高度水平风速与动量总体输送系数和感热总体输送系数的关系. 研究发现, 修订的M-O相似性函数计算的湍流通量与涡旋相关法测量值相比, 动量通量低估了10.8%, 感热通量高估了6.5%; Businger-Dyer通量廓线关系计算的湍流通量与涡旋相关法测量值相比, 动量通量低估了37.0%, 感热通量高估了16.1%. 近地层大气层结不稳定时, 动量总体输送系数与10 m高度水平风速满足关系CD=0.009U-0.322, 感热总体输送系数与10 m高度水平风速满足CH=0.184U-1.978; 近地层大气层结稳定时, 总体输送系数与10 m高度水平风速符合对数规律, 并随风速增大趋于中性或近中性. 修订的M-O相似性函数可显著提高平均梯度观测资料计算草原下垫面湍流通量的准确性; 总体输送系数与10 m高度水平风关系的建立, 为描述草原下垫面湍流输送特征提供了可靠的参数化方案.