大氣邊界層的垂直分層對大氣-地球圈層相互作用具有重要影響。這里的地球圈層包括人類活動、生物圈、水圈、冰凍圈和固體地球等。大氣邊界層的狀態(tài)對于地球和大氣之間的交換過程至關(guān)重要,因為大氣邊界層的分層可以阻礙或改變能量、動量、濕氣和微量物質(zhì)等的垂直和水平傳輸。因此邊界層的分層結(jié)構(gòu)（如大氣邊界層高度和混合層高度）決定了許多大氣模式過程,尤其是對流過程。這些過程對湍流的描述以及對污染物的混合（例如氣溶膠分布、對流活動以及云霧形成）至關(guān)重要。大氣垂直分層的檢測研究是研究邊界層的主要任務(wù)之一,所以本論文主要討論大氣邊界層的垂直結(jié)構(gòu)及其演化。邊界層高度可以通過探空數(shù)據(jù)得到,但是探空數(shù)據(jù)一天一般只有2到4個數(shù)據(jù),時間分辨率不夠,沒有辦法反演邊界層高度一天的連續(xù)變化。邊界層高度也可以通過氣溶膠數(shù)據(jù)反演得到。但是羅濤等人指出盡管基于氣溶膠的方法在海洋上表現(xiàn)良好,但氣溶膠結(jié)構(gòu)通常無法在陸地上提供可靠的邊界層高度。對于混合層的高度,可以用垂直風(fēng)場數(shù)據(jù)得到,但是傳統(tǒng)的固定閾值方差方法在湍流較強(qiáng)時較高而在湍流較弱時較低,并且無法解決存在垂直波時混合層高度的誤差問題。由于目前能提供全天候拉曼激光雷達(dá)水汽數(shù)據(jù)的站點不多... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１午夜至午夜大氣邊界層日變化的示意圖ｍ

兩種效應(yīng)都會引起邊界層的深度更深。??ｆｒｅｅ?ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｅ???〇（�。埃埃ǎ铮ǎ玻埃埃埃�??ＲｋｎｉＨｎ?ｓｕｂｌａｙｅｒ??ｕｒｂａｎ?〇（５０）?－?〇（４５０）?ｍ??ｃｏｎｓｔｕｎｌ－ｆｌｕｘ?ｓｕｂｌａｙｅｒ??ｂｏｕ?ｎｄａｎ??ｌａｙｅｒ?－?Ｔ?〇（３０）?－?〇（４５０）?ｉｎ??ｗａｋｅ?ｓｕｂｌａｙｅｒ??３?—???ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ?ｓｕｂｌｎｖｅｒ??Ｈ?＾?ｕｒｂａｎ?ｃ？ｎｏｐ＞?ｓｕｂｌａｙｅｒ??圖１．２城市邊界層中的垂直分層Ｍ。Ｈ給出平均建筑物高度，ｐ＋和ｐ－表示單個建筑物上??游和下游的氣壓干擾。??此外，城鎮(zhèn)通常是孤立的島嶼，具有被鄉(xiāng)村地形所包圍的特殊表面特性，因??此它們上方的流量與城市表面不平衡。在白天與農(nóng)村相比，城市只有較少的水分??供應(yīng)，導(dǎo)致城市表面的潛熱較小，從而導(dǎo)致較大的感熱通量；城市表面的輻射冷??卻降低，甚至在夜間仍持續(xù)存在向上的熱通量｜６５］，這可以防止形成穩(wěn)定的夜間邊??界層。白天增加的顯熱通量和周圍的農(nóng)村邊界層相比，夜間降溫幅度減少會導(dǎo)致??ＵＢＬ的溫度升高，這種效應(yīng)被稱為城市熱島［６６－６７］。城市熱島通過人類能源生產(chǎn)??得到增強(qiáng)，其２０－７０?Ｗｎｒ２可以占太陽輻射輸入能量的５－丨０％［６８＿６９］。??５??

以經(jīng)常通過向上的湍流把濕氣帶入上方通常不飽和的空氣中。??經(jīng)常觀察到非常低的海洋邊界層，盡管潛在溫度隨高度而略微升高，但海洋表層??通常略微不穩(wěn)定ｔ８Ｍ７］。??ｆｒｅｅ?ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｅ???〇（１００）－〇（�。埃埃埃�?ｍ??Ｉ?Ｆ．ｋｍａｎ?ｓｕｂｌａｙｅｒ??ｍａｒｉｎｅ??〇（?１０）－〇（！００｝?ｍ??ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｃｏｎｓｌａｎｔ－Ｈｕｘ?ｓｕｂｌａｙｅｒ??ｌａｙｅｒ??－??ｗａｋｅ?ｓｕｂｌａｙｅｒ??＂ＰＸ?ＸＸ?１??圖１．４海洋邊界層中的垂直分層１氣Ｈ給出波幅，ｐ＋和ｐ－表示單波上游和下游的大氣壓??擾動。??在垂直方向上，海洋邊界層可分為三層：在其中可以觀察到單波壓力擾動的??波子層（引起波形阻力），恒定通量子層（Ｃｏｎｓｔａｎｔ－ＦｌｕｘＳｕｂＬａｙｅｒ）和�？寺�??層（ＥｋｍａｎＳｕｂＬａｙｅｒ），如圖１．４所不。在沒有波浪的光滑海面上，波子層不存在，??取而代之的是粘性子層（ＶｉｓｃｏｕｓＳｕｂＬａｙｅｒ）。波子層的深度大約為五個波高，并??且恒定通量子層的深度也取決于表面粗糙度。??在不穩(wěn)定分層的海洋邊界層的頂部，可能會形成滾動和細(xì)胞對流模式。由于??對這些云特征的檢測和監(jiān)視超出了地面遙感（尤其是激光雷達(dá)）的現(xiàn)有能力，因??此在此不再贅述。在Ｄｏｎｅｌａｎ和Ｅｍｅｉｓ的論文中ｔ８８＿８９ｍｒ以找到有關(guān)海－氣相互作??用以及海面與上方空氣之間動量傳遞的概述。Ｓｕｌｌｉｖａｎ和ＭｃＷｉｌｌｉａｍｓ等人寸??論了表面重力波與大氣和海洋湍流邊界層中相鄰風(fēng)和流之間的耦合過程。??由于陸地和海洋表面的熱慣性不同，在海洋和較大湖泊的海岸會形成二次循??環(huán)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3373154