留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

大气边界层热量输送的非局地多尺度湍流理论及试验研究

朱蓉 徐大海

朱蓉, 徐大海. 大气边界层热量输送的非局地多尺度湍流理论及试验研究. 应用气象学报, 2005, 16(3): 273-282..
引用本文: 朱蓉, 徐大海. 大气边界层热量输送的非局地多尺度湍流理论及试验研究. 应用气象学报, 2005, 16(3): 273-282.
Zhu Rong, Xu Dahai. Theory on non-local multi-scale turbulence for boundary-layer heat transport with its experiment. J Appl Meteor Sci, 2005, 16(3): 273-282.
Citation: Zhu Rong, Xu Dahai. Theory on non-local multi-scale turbulence for boundary-layer heat transport with its experiment. J Appl Meteor Sci, 2005, 16(3): 273-282.

大气边界层热量输送的非局地多尺度湍流理论及试验研究

资助项目: 

国家973“我国重大天气灾害形成机理和预测理论研究” 973-06-02

THEORY ON NON-LOCAL MULTI-SCALE TURBULENCE FOR BOUNDARY-LAYER HEAT TRANSPORT WITH ITS EXPERIMENT

  • 摘要: 该文在大气边界层多尺度湍流理论和湍流穿越理论的基础上,建立了大气边界层感热通量的非局地多尺度湍流计算方法,并选用1998年5~8月份第二次青藏高原大气科学试验(TIPEX)的大气边界层综合观测基地昌都站观测资料,分别用感热通量的非局地多尺度湍流计算方法和经典相似理论计算感热通量。对计算结果的对比分析表明,用感热通量的非局地多尺度湍流计算方法能计算出感热通量的逆梯度输送,也能计算出青藏高原近中性层结条件下明显的感热通量。此外,多尺度湍流理论还有待进一步发展完善,提高感热通量的计算精度。
  • 图  1  非局地多尺度湍流的计算值与昌都观测值的相关

    (R=0.90, n=274, y=1.06 x +1.23)

    图  2  经典相似理论的计算值与昌都观测值的相关

    (R=0.895, n=185, y=0.81 x +3.65)

    图  3  1998年5月昌都近地面层湍流热通量计算值与观测值的比较

    表  1  1998年5月昌都站观测到热量逆梯度输送时多尺度湍流理论与经典相似理论的计算结果

  • [1] Wyngaard J C, Brost R A. Top-down and bottom-up diffusion of a scalar in the convective boundary layer. J Atmos Sci, 1984, 41:102~112. doi:  10.1175/1520-0469(1984)041<0102:TDABUD>2.0.CO;2
    [2] Holtslag A A M, Moeng C-H. Eddy diffusivity and counter-gradient transport in the convective atmospheric boundary layer. J Atmos Sci, 1991, 48:1690~1698. doi:  10.1175/1520-0469(1991)048<1690:EDACTI>2.0.CO;2
    [3] Stull R B. Review of non-local mixing in turbulent atmospheres:Transilient turbulence theory. Bound-Layer Meteor, 1993, 62:21~96. doi:  10.1007/BF00705546
    [4] Deardorff J W. Theoretical expression for the counter-gradient vertical heat flux. J Geophys Res, 1972, 77:5900~5904. doi:  10.1029/JC077i030p05900
    [5] Troen I, Mahrt L. A simple model of the atmospheric boundary layer sensitivity to surface evaporation. Bound-Layer Meteor, 1972, 37:129~148.
    [6] Stull R B. Static stability:An update. Bull Amer Meteor Soc, 1991, 72:1521~1529. doi:  10.1175/1520-0477(1991)072<1521:SSU>2.0.CO;2
    [7] Mellor G L, Yamada T. A hierarchy of turbulence closure model for planetary boundary layers. J Atmos Sci, 1974, 31:1792~1806. doi:  10.1175/1520-0469%281974%29031%3C1791%3AAHOTCM%3E2.0.CO%3B2
    [8] Benoit R, Cote J, Mailhot J. Inclusion of a TKE boundary layer parameterization in the Canadian regional finite-element model. Mon Wea Rev, 1989, 117:1726~1750. doi:  10.1175/1520-0493(1989)117<1726:IOATBL>2.0.CO;2
    [9] Pan Z, Benjamin S, Brown J M, et al. Comparative experiments with MAPS on different parameterization schemes for surface moisture flux and boundary layer processes. Mon Wea Rev, 1994, 122:449~470. doi:  10.1175/1520-0493(1994)122<0449:CEWMOD>2.0.CO;2
    [10] Hong S-Y, Pan H-L. Non-local boundary layer vertical diffusion in a medium-range forecast model. Mon Wea Rev, 1996, 124:2322~2339. doi:  10.1175/1520-0493(1996)124<2322:NBLVDI>2.0.CO;2
    [11] Stull R B. Transilient turbulcnce theory. Part I:The concept of eddy mixing across finite distances. J Atmos Sci, 1984, 41:3351~3367. doi:  10.1175/1520-0469(1984)041<3351:TTTPIT>2.0.CO;2
    [12] Stull R B. Transilient Turbulence Theory. Part Ⅱ:Turbulent Adjustment. J Atmos Sci, 1984, 41:3368~3379. doi:  10.1175/1520-0469(1984)041<3368:TTTPIT>2.0.CO;2
    [13] Holtslag A A M, Boville B A. Local versus nonlocal boundary layer diffusion in a global climatc model. J Climate, 1993, 6:1825~1842. doi:  10.1175/1520-0442(1993)006<1825:LVNBLD>2.0.CO;2
    [14] Holtslag A A M, Bruijn I F, Pan H-L. A high resolution air mass transformation model for short-range weather forecasting. Mon Wea Rev, 1990, 118:1561~1575. doi:  10.1175/1520-0493(1990)118<1561:AHRAMT>2.0.CO;2
    [15] 徐大海.关于不同尺度大气运动中的雷诺交换.气象学报,1992,50(3):257~271. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB199203000.htm
    [16] 徐大海.多尺度大气湍流的扩散及扩散率.气象学报,1989,47(3):302~311. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB198903006.htm
    [17] 徐大海.Lagrange与Euler时间积分尺度之间关系的统计动力学物理模型.气象学报,1992,50(2):138~151. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB199202001.htm
    [18] Wiscombe W L, Evans L W. Exponential-sum fitting of radiative transmission. J comput Phys, 1977, 24:416~444. doi:  10.1016/0021-9991(77)90031-6
    [19] 赵德山, 徐大海, 李宗恺, 等.城市大气污染总量控制方法手册.北京:中国环境科学出版社,1991.91~92;104
    [20] 周明煜, 徐祥德, 卞林根, 等.青藏高原大气边界层观测分析与动力研究.北京:气象出版社,2000.1~12,17~21.
    [21] 朱蓉, 徐大海, 卞林根, 等.南极近地层大气的热量逆输送现象.气象学报,2000,58(2):214~222. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-QXXB200002008.htm
  • 加载中
图(3) / 表(1)
计量
  • 摘要浏览量:  3637
  • HTML全文浏览量:  616
  • PDF下载量:  1466
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2004-02-15
  • 修回日期:  2004-05-18
  • 刊出日期:  2005-06-30

目录

    /

    返回文章
    返回