塔克拉瑪干沙漠塔中近地層湍流特征研究.pdf

1、塔克拉瑪干沙漠是我國(guó)最大最典型的沙漠，也是世界第二大流動(dòng)沙漠。對(duì)塔克拉瑪干流動(dòng)沙漠腹地近地層的研究，可為塔中油氣資源的開(kāi)發(fā)建設(shè)起到微氣象方面的指導(dǎo)作用，同時(shí)進(jìn)一步推進(jìn)沙漠腹地大氣邊界層研究。渦度相關(guān)系統(tǒng)是目前測(cè)量地氣之間湍流交換最有效、最直接、最準(zhǔn)確的工具。本文利用沙漠腹地塔中大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)站的32m高度和西面標(biāo)校站3m的OPEC快速響應(yīng)探測(cè)系統(tǒng)的湍流數(shù)據(jù)，對(duì)大氣近地層的湍流特征進(jìn)行了研究，同時(shí)分析了沙塵等典型天氣下湍流的相關(guān)特性，得出以

2、下主要結(jié)論：
　　 （1）大氣穩(wěn)定度不論是白天還是夜間峰值在±0.2以內(nèi)，接近中性。水平風(fēng)速的平均湍流強(qiáng)度為0.35，垂直風(fēng)速的平均湍流強(qiáng)度為0.04，且有Iu>Iv>Iw。白天湍流強(qiáng)度高于夜間。湍流強(qiáng)度隨風(fēng)速呈指數(shù)衰減的趨勢(shì)。歐拉時(shí)間自相關(guān)系數(shù)主要表現(xiàn)出強(qiáng)衰減、逐漸衰減和緩慢衰減三種類型。不同層結(jié)條件下，沙塵天氣的歐拉時(shí)間自相關(guān)系數(shù)衰減總體上強(qiáng)于晴天。
　　 （2）四季不同穩(wěn)定層結(jié)條件下無(wú)因次速度方差均符合相似規(guī)律，相

3、似函數(shù)與相關(guān)文獻(xiàn)中荒漠戈壁地區(qū)的相似函數(shù)比較接近，都符合1/3規(guī)律。沙漠地區(qū)溫度和水汽方差與其他地區(qū)相差較大。速度和標(biāo)量無(wú)因次方差四個(gè)季節(jié)規(guī)律相似，差別不大。
　　 （3）湍流摩擦速度日變化呈以13:00對(duì)稱的單峰型分布；特征溫度呈U字型對(duì)稱分布。不穩(wěn)定層結(jié)條件下，摩擦速度 隨穩(wěn)定度緩慢增加；穩(wěn)定層結(jié)條件時(shí)，摩擦速度隨穩(wěn)定度迅速減小。特征溫度（T*）數(shù)據(jù)均分布在坐標(biāo)軸的一、三象限，且越靠近（0,0）點(diǎn)數(shù)據(jù)點(diǎn)越集中。
　　

4、 （4）塔中地區(qū)地表熱量輸送以感熱輸送為主，潛熱通量比感熱通量通常要小一個(gè)量級(jí)。感熱通量基本上是以當(dāng)?shù)貢r(shí)間12:00為對(duì)稱的單峰型分布。四季日平均感熱通量變幅大小依次為：夏季>秋季>春季>冬季；感熱通量最大值出現(xiàn)時(shí)間的先后順序依次為：冬季、秋季、春季、夏季。沙塵天氣過(guò)程中，感熱通量和潛熱通量都具有較大的波動(dòng)性，數(shù)值也低于典型晴天。
　　 （5）32m高度動(dòng)量通量與氣溫日變化規(guī)律相似，呈明顯的單峰型分布。日出后，動(dòng)量通量開(kāi)始增大，

5、到13:30左右達(dá)到一天中的最大值，隨后動(dòng)量通量開(kāi)始減小，一般到夜間的24:00達(dá)到一天中的最小值。白天變幅較大，夜間變幅很小。沙塵天氣時(shí)湍流動(dòng)量通量與晴天時(shí)明顯不同。
　　 （6）u方向湍流動(dòng)能最大，v方向湍流動(dòng)能與 方向相近。W方向湍流動(dòng)能最小，其日極大值出現(xiàn)在午后14時(shí)左右，極小值多在夜間22～02時(shí)左右。各季節(jié)湍流動(dòng)能:夏季>春季>秋季>冬季。動(dòng)量總體輸送系數(shù)CD的變化范圍主要集中在10-4～10-2之間，不同穩(wěn)定層結(jié)條