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湍流通量与方差的预报方程
湍流通量与方差的预报方程 前一章主要涉及平均状态 这一章则涉及边界层大气的湍流状态 协方差： 通量（湍流的输送能力） 方差：湍流的能量与强度 湍流通量与湍流方差 湍流通量 湍流方差 动量通量 水汽通量 热量通量 “能量” 内容安排 湍流偏差预报方程 湍流方差预报方程 湍流通量预报方程 平均运动方程： 湍流偏差方程： How to do ? u’ ? u’u’ Reynolds averaging —— 分子粘性项 Reynolds Averaging 写成通量形式！ 应用于边界层气流之前要简化！ 耗散 科氏力 气压扰动 耗散 比较右边两项的量级： 湍流方差的分子扩散 定义粘滞耗散参数 气压扰动 ？ 不改变总方差 但改变分量！ 使湍流趋于 各向同性！ 返回各向同性项 科氏力 物理含义：科氏力不能产生湍流动能， 只能将湍流动量从一个方向再分配到另一个方向！ 简化的速度方差收支方程x方向 局部 方差储存 方差沿平均风速的平流 产生项 湍流输送项 气压再分配 粘性耗散 问题： 垂直方向上的速度方差 收支方程有何特别之处？ 科氏力 浮力通量 简化的速度方差收支方程(x-y-z三个方向之和) 局部 方差储存 方差沿平均风速的平流 产生项 湍流输送项 气压再分配 粘性耗散 浮力产生项或损失项 Einstein求和符号表示 现场练习 请在您的笔记本上推导出： 1）热量方差收支方程 2）水汽方差收支方程 个例分析 根据收支方程进行收支分析 a)白天垂直方差随高度Z的变化。 b)垂直速度方差与涡动动能 之比的范围。 (b)根据摩擦速度 来归一化的垂直速度方差 的变程 18h 21h 07h 03h (a)旺加拉第33—34天夜间垂直速度方差模拟廓线。 To be continued!
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