【摘要】：目前,不論是對高雷諾數(shù)壁湍流研究,還是對大氣表面層湍流誘發(fā)的自然災(zāi)害的研究,都需要深入研究熱對流對大氣表面層高雷諾數(shù)壁湍流的影響。本論文以此為研究目的,基于青土湖觀測列陣(Qingtu Lake Observation Array,QLOA)獲得的大量野外觀測數(shù)據(jù)開展了對偶發(fā)強(qiáng)熱對流事件對大氣表面層湍流流動性質(zhì)的影響開展了研究。通過對不同尺度二階統(tǒng)計量以及高階統(tǒng)計量的研究,本論文定量分析了偶發(fā)強(qiáng)熱對流事件對大氣表面層流動的影響,提出了一個能夠表征偶發(fā)強(qiáng)熱對流事件影響的新參數(shù)ψ�；谶@一新參數(shù),本論文給出了排查偶發(fā)強(qiáng)熱對流事件的方法。此外,本論文還研究了偶發(fā)強(qiáng)熱對流事件對湍流平均結(jié)構(gòu)形態(tài)的影響,并指出了影響大氣表面層中超大尺度結(jié)構(gòu)演化機(jī)制的可能原因。本論文得到的創(chuàng)新性結(jié)果有:(1)發(fā)現(xiàn)使用|z/L|(27)0.1作為標(biāo)準(zhǔn)篩選得到的近中性大氣表面層數(shù)據(jù)中,仍然有一定比例的數(shù)據(jù)含有偶發(fā)強(qiáng)熱對流事件;(2)提出了一個新參數(shù)ψ,能夠較好地表征近中性大氣表面層中偶發(fā)強(qiáng)熱對流事件對湍流運動二階統(tǒng)計量、高階統(tǒng)計量、平均結(jié)構(gòu)形態(tài)的空間變化規(guī)律以及垂向低頻脈動與垂向高頻脈動之間的振幅調(diào)制作用的影響;(3)基于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)篩選方法,提出了三種排查偶發(fā)強(qiáng)熱對流事件的方法,即,對比不同數(shù)據(jù)ψ的大小、對比流向和垂向高階統(tǒng)計量的斜率A_p和A_(3p)相較高斯分布值的大小以及對比不同數(shù)據(jù)垂向低頻脈動與垂向高頻脈動之間的調(diào)制系數(shù)的大小;(4)偶發(fā)強(qiáng)熱對流事件可能是大氣表面層中超大尺度結(jié)構(gòu)出現(xiàn)“Top-Down”演化機(jī)制的原因之一。
【圖文】：

蘭州大學(xué)博士學(xué)位論文 偶發(fā)強(qiáng)熱對流事件對大氣表面層流動的影響第一章 緒論1.1 研究背景及研究意義沙塵暴是中國西北地區(qū)和華北北部地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)的強(qiáng)災(zāi)害性天氣，可造成房屋倒塌、交通供電受阻或中斷、火災(zāi)、人畜傷亡等，給國民經(jīng)濟(jì)和人民生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的損失和極大的危害（如圖 1-1 所示）。1993 年 5 月，一場襲擊中國西部的黑風(fēng)暴造成了 85 人死亡、264 人受傷、31 人失蹤，超過 3700 km2的農(nóng)田被毀，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 5.6 億人民幣（Zheng, 2009）。因此，，如果能夠準(zhǔn)確的預(yù)測沙塵暴的強(qiáng)度和位置，人們就可以提前做出防范，從而減少沙塵暴帶來的損失。

圖 1-3 RBC 的示意圖（圖片引自 Xia, 2013）。表面層中，由于浮力驅(qū)使的熱對流和剪切力驅(qū)使的壁湍流常用理查德森數(shù)（Ri）來表征浮力與剪切力的關(guān)系（Shao e有很多形式，最常使用的是通量理查德森數(shù)（Rif）：0' '' '( / )fg wRiT u w U z z 是測量高度，u 和w分別表示流向和垂向風(fēng)速， 為測度，0T 表示參考溫度。Rif表示浮力和剪切力分別對湍動if> 1 時，浮力對湍動能的貢獻(xiàn)大于剪切力對湍動能的貢獻(xiàn)；當(dāng) Rif< 1 時，浮力對湍動能的貢獻(xiàn)小于剪切力對湍動能導(dǎo)地位。，本論文將詳細(xì)介紹實驗室壁湍流與大氣表面層壁湍流中，以及熱對流中的一些統(tǒng)計性質(zhì)與壁湍流的異同。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P425.2

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本文編號：2669068