北京城市下垫面大气边界层湍流输送<?Pub _newline?>垂直分布特征
摘要
基于2008年1月1日至2012年12月31日北京325m气象塔47、140和280m三层湍流观测数据, 利用局地相似理论分析了北京城市下垫面湍流输送的垂直分布特征. 研究表明: (1) 无量纲三维风速标准差<italic>σ</italic><sub><italic>i</italic></sub>/<italic>u</italic><sub><italic>*</italic></sub>(<italic>i</italic>=<italic>u</italic>,<italic>v</italic>,<italic>w</italic>)仅是局地稳定度因子的函数, 近中性条件下47m高度为2.15、1.61、1.19, 140m为2.39、1.75、1.21, 280m为2.51、1.77、1.30, 近中性条件下<italic>σ</italic><sub><italic>i</italic></sub>/<italic>u</italic><sub><italic>*</italic></sub>随高度增大; 自由对流条件下符合1/3次方率, 不稳定和稳定条件下无量纲三维风速标准差随高度减小. (2) 无量纲温度标准差在不稳定条件下满足‒1/3次方率, 近中性条件下与拟合曲线差异显著. 无量纲CO<sub>2</sub>和水汽浓度标准差在不稳定条件下呈‒1/3次方律, 近中性和稳定条件下均与局地稳定度无关而维持常数. 无量纲温度、CO<sub>2</sub>和水汽浓度的标准差随高度增大. (3) 与动量、CO<sub>2</sub>和水汽相比, 近中性层结下热量的传输系数较小, 而在不稳定和稳定条件下热量的传输系数最大, 城市下垫面的标量传输具有非相似性. 除不稳定条件下的热量/水汽的相对传输系数外, 低层的相对传输系数(|<italic>r</italic><sub><italic>wT</italic></sub>/<italic>r</italic><sub><italic>uw</italic></sub>|、|<italic>r</italic><sub><italic>wT</italic></sub>/<italic>r</italic><sub><italic>wc</italic></sub>|、|<italic>r</italic><sub><italic>wT</italic></sub>/<italic>r</italic><sub><italic>uq</italic></sub>|)总是大于高层, 即热量相对于水平风速<italic>u</italic>、CO<sub>2</sub>和水汽的传输系数随高度递减.