【摘要】：近地面大氣邊界層中熱通量的交換(包括陸地與大氣、海洋與大氣之間)是氣候變化的重要機(jī)制之一,也是陸-氣、海-氣相互作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié),尤其是海-氣互相作用,隨著氣象科學(xué)的發(fā)展,人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到它的重要性,因此國內(nèi)外都將對海-氣相互作用的研究放在氣象科學(xué)領(lǐng)域的重要位置,投入的人力物力也與年劇增。海洋通過潛熱、感熱通量與大氣進(jìn)行熱量和水汽的交換,同時大氣則通過動量通量來驅(qū)動海水運(yùn)動,特別是海洋的上層部分,動量通量是影響它的混合層的動力因子。大氣邊界層中的湍流輸送和通量交換目前已成為氣象與海洋研究領(lǐng)域最重要的前沿課題之一,而了解和掌握大氣邊界層中的湍流結(jié)構(gòu)和輸送特點(diǎn)是準(zhǔn)確計算大氣與下墊面之間交換的動量通量、熱通量的前提,因此對邊界層中的湍流結(jié)構(gòu)和輸送特征的研究已成為通量研究的一部分,也是一個重要環(huán)節(jié)。研究邊界層的湍流結(jié)構(gòu)與輸送特點(diǎn)必須有設(shè)計合理的實驗平臺、高密的觀測儀器等條件,目前國際上普通采用渦動相關(guān)系統(tǒng)來獲取高頻率、高精度的實測資料。本文利用中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所2006年春季在珠江口岸邊進(jìn)行的氣象觀測實驗中獲得的海洋氣象和大氣邊界層數(shù)據(jù),對珠江口海岸帶區(qū)域的近地面邊界層的湍流結(jié)構(gòu)和熱通量交換特征進(jìn)行了分析研究。主要結(jié)論如下: (1)大氣穩(wěn)定度的概率密度分布基本呈正態(tài),此季節(jié)內(nèi)觀測區(qū)域邊界層的大氣層結(jié)基本為中性或近中性的狀態(tài),強(qiáng)穩(wěn)定或者強(qiáng)不穩(wěn)定的天氣過程相對很少。摩擦速度不僅和風(fēng)速有關(guān)而且和大氣層結(jié)穩(wěn)定度有關(guān),其隨風(fēng)速線性增加,陸面起伏引起的干擾性的擾動對此線性關(guān)系的離散性有較大的影響。 (2)無因次風(fēng)速方差滿足相似規(guī)律并符合“1/3”次方定律,在中性或者近中性條件下,u, v, w三個方向分量的相似函數(shù)為常數(shù):3.06、2.56、1.33;三維風(fēng)向下的平均湍流強(qiáng)度分別為0.232、0.214、0.113,湍強(qiáng)在風(fēng)速達(dá)到4m/s-6m/s時最弱,且變化不明顯,在自由對流狀態(tài)(風(fēng)速小于2m/s)時湍流發(fā)展最旺盛,風(fēng)速大于6m/s時隨風(fēng)速增大略有增加,水平分量比垂向分量的增幅明顯。 (3)海面空氣動力粗糙度在距離海面10m高處風(fēng)速(U10)為3.0m/s時最小,其與U10成二次曲線關(guān)系;中性或近中性條件下拖曳系數(shù)平均值為1.180×10-3,與U10的關(guān)系以U10等于4m/s為分界點(diǎn)時的擬合關(guān)系最好,在U104m/s時中性拖曳系數(shù)隨U10先減小后增加,為二次曲線關(guān)系;當(dāng)U10在4m/s-20m/s之間時中性拖曳系數(shù)隨U10線性增加。 (4)該海岸帶內(nèi)的熱通量(包括感熱和潛熱)逐月增大,其在5月份的交換最活躍,量值達(dá)到最大;冷鋒入侵時帶來的干、冷空氣活動引起水汽蒸發(fā)和感熱急劇變化的“脈沖”現(xiàn)象,對熱通量的交換影響很大。由于下墊面與大氣溫差在各個月份不同,使得平穩(wěn)過中感熱的月平均值在3-4月和5月的傳輸方向相反,不同過程的月平均值顯示,潛熱的值始終大于感熱的值,此季節(jié)內(nèi)觀測區(qū)域的大氣與下墊面之間的熱通量的交換以潛熱為主。 (5)觀測期內(nèi)冷空氣活動的天數(shù)為14天,占總天數(shù)的16.5%,在此期間交換的熱通量的值占總觀測期內(nèi)熱通量的25.6%,潛熱的貢獻(xiàn)為17.4%,表明此季節(jié)內(nèi)冷空氣活動對熱通量的交換依然有著很大的影響。 (6)海面凈輻射和凈熱通量的月平均值,從3月到4月都有一個較大的增幅,但是從4月到5月二者的變化差異較大:凈輻射從4月到5月增幅較小;但凈熱通量從4月到5月是負(fù)增長,這歸因于5月份熱通量的交換能力增強(qiáng)(感熱和潛熱都如此),海水釋放的熱量值增多,使得海洋儲存起來的凈熱通量在5月份反而減少,說明春季該海域儲存的熱量在4月份是最多的。 (7)在月平均或者季節(jié)平均的日變化中,感熱、潛熱、海面凈輻射和凈熱通量在相同時次的量值都逐月增大。潛熱在15時左右達(dá)到峰值;感熱在9時前后達(dá)到最大,最小值發(fā)生在夜間而非午間,二者均在夜間比較穩(wěn)定、少變。海面凈輻射與凈熱通量基本同步變化,都呈單峰型。白天,二者均為正值,且凈輻射值大于凈熱通量值;夜間,二者均為負(fù)值,凈熱通量的絕對值大于凈輻射的。在3-4月的日變化中,凈輻射與凈熱通量之間的差值較小,5月份二者的差值增大,因為5月的凈輻射強(qiáng)度接近4月的,而感熱和潛熱在日變化中的相同時次都有較大幅度的增加,使得海洋凈支出熱量增多。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：P732.6
【圖文】：

12范圍和精度見附錄表2-1：圖2-1 觀測點(diǎn)在九州港碼頭的選址Fig.2-1 Observational location at Jiuzhou Port圖2-2 觀測點(diǎn)全景Fig.2-2 Overall view of the observational location觀測時間從3月5號早晨開始，5月29日下午結(jié)束，中間由于斷電等因素的影響，使得觀測有若干次的中斷，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不連續(xù)，缺測時段最長的時段是5月6日12時-5月8日14時（時間超過兩天），觀測時段的詳細(xì)起止情況見附錄表2-2。另外，在此基本連續(xù)的長時間的觀測過程中，也經(jīng)歷了若干次春季常見的海霧和冷空氣天氣過程，因此觀測實驗中所獲得的資料，基本能反?

圖2-1 觀測點(diǎn)在九州港碼頭的選址Fig.2-1 Observational location at Jiuzhou Port圖2-2 觀測點(diǎn)全景Fig.2-2 Overall view of the observational location觀測時間從3月5號早晨開始，5月29日下午結(jié)束，中間由于斷電等因素的影響，使得觀測有若干次的中斷，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不連續(xù)，缺測時段最長的時段是5月6日12時-5月8日14時（時間超過兩天），觀測時段的詳細(xì)起止情況見附錄表2-2。另外，在此基本連續(xù)的長時間的觀測過程中，也經(jīng)歷了若干次春季常見的海霧和冷空氣天氣過程，因此觀測實驗中所獲得的資料，基本能反映?

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2739577