簡述大氣邊界層中近地層的主要特點

1、簡述大氣邊界層中近地層的主要特點？簡述大氣邊界層中近地層的主要特點？行星邊界層一般分為兩層：近地層和Ekman層。近地面層是大氣邊界層的底層，一般為幾十米，約為大氣邊界層高度的110，隨大氣邊界層厚度的增加或減薄而相應變化。近地面層中，科氏力和氣壓梯度力的作用相對于湍流切應力可略去不計，大氣結構主要依賴于垂直湍流輸送。①近地層較薄，可近似認為動量、熱量和水汽垂直湍流輸送通量幾乎不隨高度變化（風向也幾乎不隨高度改變），各種通量近似為常值，

2、故稱為常值通量層②大氣受地球表面的動力和熱力的強烈影響，氣象要素的垂直變化激烈，比邊界層的中、上部更為顯著；③運動尺度較小，科氏力可略去不計，風向隨高度幾乎無變化。在Ekman層，湍流粘性力和柯氏力及氣壓梯度力同樣重要，三者具有相同量級，風向隨高度的切變不能忽略，氣象要素隨高度的變化比較平緩。通常推導通常推導大氣邊界層基本方程的基本思想是什么？大氣邊界層基本方程的基本思想是什么？（1）邊界層的基本控制方程（2）雷諾平均：把方程中的因變量

3、展開成平均和脈動量兩部分（3）求方程的雷諾平均的湍流平均變量的方程（4）利用連續(xù)性方程通量形式的方程（5）從步驟3方程中減去步驟5方程，得到偏離平均的湍流脈動量方程、方差方程和協(xié)方差方程的基礎方程（6）將湍流脈動量方程乘以速度脈動量湍流通量方程（7）將基礎方程乘以2倍的湍流脈動量方差方程（湍流能量方程）請說明流邊界層的基本特征。請說明流邊界層的基本特征。（1）對流邊界層的發(fā)展不是依賴于較強的風切變導致的動力驅動，地面輸送的感熱通量是熱力

4、驅動湍流能量的來源。（2）各種氣象要素除了在近地面層存在明顯的梯度外，頂沒有明顯的過渡特征，難于確定層頂?shù)奈恢?。當湍流充分發(fā)展時，當湍流充分發(fā)展時，其能譜通?？煞譃槟男﹨^(qū)？并簡單指出各個區(qū)的主要特征。其能譜通?？煞譃槟男﹨^(qū)？并簡單指出各個區(qū)的主要特征。當湍流達到充分發(fā)展的狀態(tài)時，其能譜可以分為三個區(qū)：含能區(qū)、慣性區(qū)與耗散區(qū)。含能區(qū)——從大尺度湍渦得到能量而傳遞給較小尺度湍渦，大部分湍能集中在該區(qū)。典型的長度尺度約為幾米到幾公里，對應的時

5、間尺度是幾十秒到幾十分鐘。在該區(qū)內(nèi)，普函數(shù)取決于風速、粗糙度和邊界層厚度等特征量。慣性區(qū)——典型長度尺度（波長）比離地表面距離小。該區(qū)內(nèi)湍能只是從較大的渦傳遞給較小的渦，能量既不增加也不損耗，只是起到由低頻向高頻的慣性傳遞作用。該區(qū)內(nèi)湍流可以近似地看做是局地各向同性。耗散區(qū)——隨著渦旋尺度的減小，由于受粘滯性的影響越來越強，能量損失不斷增大。該區(qū)內(nèi)湍能逐漸被耗散。對速度分量而言，湍能以?（湍流脈動動能耗散率）的速率離開慣性區(qū)。同時在該區(qū)

6、內(nèi)買東東能以?的速率為分子粘性作用所耗散。下圖為一次午后觀測下圖為一次午后觀測的邊界層風速記錄。請結合該圖，分析指出其所能反映或說明的問的邊界層風速記錄。請結合該圖，分析指出其所能反映或說明的問題。題。大氣邊界層的主要運動形態(tài)一般是湍流：不規(guī)則性和脈動性。從而使湍流動力場的瞬時值在空間和時間上的變化過程非常復雜。風速變化的不規(guī)則性——湍流的特性之一；湍流并非完全無規(guī)律——具備統(tǒng)計上穩(wěn)定的平均值；湍流有一個可度量的和確定的強度——有界性；