北京城市下垫面大气边界层湍流输送垂直分布特征  

The vertical distribution characteristics of integral turbulence statistics in the atmospheric boundary layer over an urban area in Beijing

作　　者：刘阳[1,2] 刘辉志 王雷[1] 

机构地区：[1]中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室,北京100029 [2]中国科学院大学地球科学学院,北京100049

出　　处：《中国科学：地球科学》2017年第10期1243-1256,共14页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家自然科学基金面上项目(批准号:41275023);国家自然科学基金创新研究群体科学基金项目(批准号:41021004);国家自然科学基金重大项目(批准号:91537212)资助

摘　　要：基于2008年1月1日至2012年12月31日北京325m气象塔47、140和280m三层湍流观测数据,利用局地相似理论分析了北京城市下垫面湍流输送的垂直分布特征.研究表明:(1)无量纲三维风速标准差σ_i/u_*(i=u,v,w)仅是局地稳定度因子的函数,近中性条件下47m高度为2.15、1.61、1.19,140m为2.39、1.75、1.21,280m为2.51、1.77、1.30,近中性条件下σ_i/u_*随高度增大;自由对流条件下符合1/3次方率,不稳定和稳定条件下无量纲三维风速标准差随高度减小.(2)无量纲温度标准差在不稳定条件下满足.1/3次方率,近中性条件下与拟合曲线差异显著.无量纲CO_2和水汽浓度标准差在不稳定条件下呈.1/3次方律,近中性和稳定条件下均与局地稳定度无关而维持常数.无量纲温度、CO_2和水汽浓度的标准差随高度增大.(3)与动量、CO_2和水汽相比,近中性层结下热量的传输系数较小,而在不稳定和稳定条件下热量的传输系数最大,城市下垫面的标量传输具有非相似性.除不稳定条件下的热量/水汽的相对传输系数外,低层的相对传输系数(|r_(wT)/ruw|、|r_(wT)/r_(wc)|、|r_(wT)/r_(uq)|)总是大于高层,即热量相对于水平风速u、CO_2和水汽的传输系数随高度递减.

关 键 词：城市下垫面 局地相似理论 无量纲标准差 湍流传输效率 

分 类 号：P425.2[天文地球—大气科学及气象学]