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近地面层湍流通量 观测方法简介 康凌 1.涡旋相关法 2.空气动力学方法(梯度法) 3能量平衡法( Bowen比法) 4.误差分析 1.涡旋相关法 11原理 在近地面层大气湍流场中任何种被动标量属性均满足: (w)00.1) 该式是常通量层的条件,是近地面层湍流通量观测的基础。在常通量层内 积分(1)式可得: HP2C,W(1.2) 工E一PLWq(3) (1.4) 其中,Ⅱ为感热通量:LE为潜热通量:t为动量通量:p为空气密度 Cp为空气的定压比热;Lv为单位质量水汽的汽化热;m和w:分别为风速在 水平与垂直方向上的脉动:02为温度脉动:q为混度肽动 L2测量方法 用超声凤温仪可直接测得风速脉动u、w与温度脉动0,用L湿度 计或红外湿度计直接测得湿度脉动q,我们就可以利用(1.2)(14)式得到H LE与τ。另外,由于超声风温仪在测量’时的局限(的绝对值不准,但 不影响相对值e’),我们通常在超声风温仪探头下再安装钨铼丝探头来 精确测量6’,钨铼丝的特点是的精度高(1/000C),响应快(200Hz)。 测量仪器见PcI.1至1.7。 2空气动力学方法(梯度法) 21原理 。根据 Monin-obukhoy相似理论,在粗糙表面上有: c(-d)a了x-d1 sh(2.1) H(Z d)aT.(zd h(2.2) Taz K(z-d)aU 其中,KM=KH=。=K为 Von-Karman常数,其取值范围在035-040,般为 风速、温度和比湿:U、T与q分别为特征风速、温度和比趣,多之 0.39:h为粗糙表面的平均高度;d为零值位移高度;U、T与q分别为平均 为 Monin-Obukhov长度;中与中方便为风速、温度和湿度的无因次梯 度(通量廓线关系函数),且是通用函数 因为中中,与中是稳定度参数或 Richardson数Ri的函数,通过对U T和q的梯度测量,利用(2)至(2.3)式就可得到特征速度U、特征温度T与 特征比湿q,然后由下式求得H、LE科C②24) LE=→PLUq o H-P CPU.T 办法是用观测资料来送代求解,方法如下:9和L。所以最常用的解决 由于只有三个方程,但有四个未知数U 根据比较常用的Dyer(1974)提出的通量廓线形式 (c)=10-16 0 (2.7) 4)=0=1c2)502 02 (28) (=16)当 0 (29) 其中c=L,当稳定条件下时0;不稳定条件下时0中性条件下时0