發(fā)布時間：2020-04-28 11:40

【摘要】：湖泊的分層與混合是熱量、溶解氧或者營養(yǎng)鹽輸送、擴散的關鍵物理過程。湍流垂向擴散系數Kv描述水體的紊動程度,其是刻畫熱量、動量的交換、營養(yǎng)物質和氣體的交換的主要物理量。本文通過兩層水溫(-0.2m和-1.5m)的時間序列,對其進行頻譜分析,以振幅法和相位方法估算了 2015年太湖站點(MLW和PTS站)的日平均湍流垂向擴散系數,并與Hostetler法做對比;之后,對湍流垂向擴散系數的變化特征及影響因子進行分析;最后,探討湍流在水柱內部熱量傳輸中的潛在效應。本文的主要結果如下:(1)通過振幅與相位兩種方法計算MLW和PTS站的湍流垂向擴散系數Kv,范圍多集中于10-2至10-6 mm2/s之間,二者的復相關系數為0.42和0.56(P0.01)�；贖ostetler法的Kv與基于振幅、相位法的Kv的復相關系數在0.30至0.56(P0.001)之間。(2)結合不同尺度、不同方法下的湍流垂向擴散系數,高于10-4m2/s或10-5m2/s的湍流垂向擴散系數的數量呈現冬季大于其他三季的趨勢,可以認為冬季更容易受到湍流混合的影響,但是由于臺風或者大風的影響,湍流垂向擴散系數高值處會打破這個趨勢。且位于湖中心風浪較強的PTS站的湍流垂向擴散系數明顯高于靠湖岸的MLW站。(3)熱量凈通量及風速是與湍流垂向擴散系數關系最為密切的兩個氣象因子,為湍流混合提供了必要的熱力及動力條件。由于風速多變,且熱量凈通量的影響相對緩慢,在半小時尺度上,風速是導致湍流垂向擴散系數變化的主要氣象因子,而熱量凈通量則只是次要因子,與討論日尺度層面的影響因子時,存在著偏離。(4)湍流整體強度,呈現春冬季高、夏季低的趨勢。在大多情況下,水柱內部的熱力變化,在一天中分為三個階段:在輻射較強階段,熱力作用以輻射為主,湍流為輔,水柱升溫;在輻射衰弱階段,湍流作用顯著,上層開始降溫,下層保持升溫;在無輻射、水溫均勻混合階段,以湍流為主,湍流促使熱量由下至上傳輸,水柱整體降溫,且各層水溫變化強度相似。在風浪明顯的陰雨天,湍流的作用更顯著,以湍流為當日水柱熱力變化的主導因素。
【圖文】：

度通量網利用渦度相關法對湖泊與大氣之間的湍流通量進行長期的觀測研宄。本逡逑文的研宄分析是基于其中兩個湖泊觀測平臺；位于北部富營養(yǎng)灣區(qū)的梅梁灣站（ＭＬＷ逡逑站）以及位于湖中心、中度營養(yǎng)區(qū)的平臺山站（ＰＴＳ站）（圖２．１）。逡逑本文選取的兩個觀測平臺均包括以下觀測系統：小氣候觀測系統、水溫梯度觀測逡逑系統、渦度相關系統和四分量輻射計。渦度相關系統由多維超聲風速計（ＣＳＡＴ３，逡逑Ｃａｍｐｂｅｌｌ邋Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）和開路式邋Ｃ0２／Ｈ２０邋紅外氣體分析儀（ＥＣ１５０，Ｃａｍｐｂｅｌｌ邋Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ；逡逑Ｌｉｃｏｉ＿７５００Ａ）組成。小氣候觀測系統由溫濕度傳感器（ＨＭＰ１５５Ａ，，Ｖａｉｓａｌａ）、風速風向逡逑計（０５１０３．ＲＭＹｏｎｇＣｏｍｐａｎｙ）組成。四分量凈福射計（ＣＮＲ４，Ｋｉｐｐ＆Ｚｏｎｅｎ）用于觀測逡逑向上短波輻射、向下短波輻射、向上長波輻射和向下長波輻射。水溫梯度觀測系統逡逑（１０９－Ｌ邋Ｃａｍｐｂｅｌｌ邋Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）用于測量邋２０ｃｍ，５０ｃｍ，邋１００ｃｍ邋和邋１５０ｃｍ邋深處水溫及底泥逡逑溫度。逡逑本文的研究運用２０１５年整年獲取的兩個平臺的水溫梯度觀測系統，小氣候、溫濕逡逑度傳感器和渦度相關觀測資料，采用觀測數據的３０ｍｉｎ平均值，對通量數據進行后處逡逑理

圖３．３邋２０１５年太湖ＭＬＷ站風向玫瑰圖逡逑
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P433

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本文編號：2643421