塔克拉玛干沙漠夏季近地面层湍流特征与热量和动量输送差异及成因研究

Characteristics and Dissimilarity of Turbulent Transport of Heat and Momentum in Summer Unstable Atmospheric Surface Layer in Taklimakan Desert and Its Physical Mechanisms

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摘要利用2016年7月新疆塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站近地面层大气湍流实验观测资料,采用涡动相关、象限分析和频谱分析等方法,研究塔克拉玛干沙漠腹地强热力作用下近地面层湍流特征,对比分析热量输送与动量输送的差异,探讨输送差异的成因和物理机制.研究结果表明,近中性层结条件下,塔克拉玛干沙漠腹地近地面层湍流运动对热量和动量的输送作用类似;随着大气不稳定度增加,热量与动量的输送差异增大.在强热力条件下,湍流运动对热量的输送效率较高,但对动量的输送存在较大的随机性.输送差异形成的原因与湍流相干结构密切相关,在不稳定层结条件下,湍流相干结构以热羽为主,能够引起位温和垂直速度的同相位变化,但较难引起水平速度的相应变化.湍流运动的动力和热力响应物理机制不同,是热量与动量的输送差异及其随大气不稳定度增强而增大的主要原因.

作者张璐 ^[1] 彭艳 ^[2] 李倩惠 ^[1] 张宏升 ^[3] 何清 ^[4] 买买提艾力·买买提依明 ^[4] 学术成果认领

作者单位北京大学物理学院大气与海洋科学系, 气候与海-气实验室, 北京 100871 ^[1] 陕西省气象科学研究所,秦岭和黄土高原生态环境气象重点实验室, 西安 710016 ^[2] 北京大学物理学院大气与海洋科学系, 气候与海-气实验室, 北京 100871;陕西省气象科学研究所,秦岭和黄土高原生态环境气象重点实验室, 西安 710016 ^[3] 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所,中国气象局塔克拉玛干沙漠气象野外科学试验基地, 新疆塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站, 新疆沙漠气象与沙尘暴重点实验室, 乌鲁木齐 830002 ^[4]

关键词相干结构湍流输送效率湍流通量象限分析塔克拉玛干沙漠 coherent structure turbulent transport efficiency turbulent flux quadrant analysis Taklimakan Desert

栏目名称 研究论文

DOI 10.13209/j.0479-8023.2023.045

发布时间 2023-08-03

基金项目

中国沙漠气象科学研究基金 国家自然科学基金 国家自然科学基金 陕西省自然科学基础研究计划项目 中央级公益性科研院所基本科研业务专项