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CH05. 中性大气边界层;一、中性边界层特征;二、Ekman风螺线;ABL的分层;Vagn Walfrid Ekman, Sweden, 1874~1954;;;;;Ekman层的风廓线 (a) Ekman螺线的风速矢量端迹图, (b) u和v 随高度的变化;Vg;π δ;;Holton. p131;通常情况下,大气层中存在一定的水平温度梯度,热成风效应将导致地转风随高度变化。水平温度梯度的数量级大致为每百公里几度,因而地转风随高度的变化可表达为下列形式:;三、Ekman抽吸(泵);Holton. p132;;湍流动量扩散系数越大,则垂直速度越大; 热带地区公式失效; 正涡度时,即气旋内,辐合上升运动; 负??度时,即反气旋内,辐散下沉运动; 如果考虑Ekman层中风廓线的修正,则Charney-Eliassen公式也要相应修正。;流场涡度通过湍流摩擦作用可以在Ekman边界层顶产生垂直运动,实际上也就在边界层内诱发出垂直环流,即所谓边界层的次级环流。一般?g的量级为10?5s?1,若取边界层顶高为1500m,低压区?g 0边界层顶有量级为10?2m/s的上升运动;而高压区?g 0,有下沉运动。此环流引起边界层和自由大气之间的空气质量交换,包括其中的水汽和其他痕量物质。这种作用称为Ekman抽吸或Ekman泵(Ekman pumping)。由于边界层中湍流摩擦作用而形成的强迫环流,是一种次生的二级环流;四、旋转减弱效应;相对涡度;若只计局地项利用连续方程;涡度随时间指数衰减,不管是正涡度还是负涡度。 减弱相当于气压梯度减弱,即气压场平滑,如,气旋中心气压升高,其原因就是边界层内大气的辐合使外界空气进入气旋,导致垂直速度变化,所以垂直速度大小决定了旋转减弱的快慢。中纬度地区典型的正压涡旋衰减到初始涡度的e-1(37%)需要的时间约为几日?请估算。;假设旋转减弱不是由边界层的湍流摩擦引起,而是由分子粘性作用而引起,请估算中纬度地区典型的正压涡旋衰减到初始涡度的e-1(37%)需要的时间约为多少日?;Holton. P100;中性边界层厚度;CH05. 中性大气边界层 结束
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