关于大气边界层物理介绍

关于大气边界层物理介绍,第1张

关于大气边界层物理介绍

[拼音]:daqi bianjieceng wuli

[外文]:atmospheric boundary layer physics

研究在大气边界层中所发生的物理现象的学科,是大气物理学的一个分支。大气边界层中气象要素分布有如下特点:

(1)近地面层的气温、水汽含量和风速的铅直梯度特别大;

(2)风速随高度变化有其特殊规律(见大气近地面层,埃克曼螺线)。边界层的大气,既要受气压梯度力、科里奥利力和湍流粘性力的作用(见大气中的作用力),又要受地面的摩擦作用和由辐射引起的温度分布不均匀性的影响,运动非常复杂,具有涡旋和可压缩流体的湍流特征,故大气边界层物理是建立在大气湍流理论基础上的。

研究内容

大气边界层物理的主要内容包括:大气边界层中的湍流特征;边界层中各物理量(如动量、热量、水汽等)的湍流输送,气溶胶、二氧化硫、二氧化碳等的湍流扩散(见大气湍流扩散、空气污染气象学);大气边界层内风、温度、湿度等气象要素的铅直分布及随时间的变化规律,大气边界层的辐射传输,以及蒸发、霜、露诸天气现象等问题。

探测仪器

大气边界层物理需要一些非常规的气象仪器来进行探测,如气象塔上安装的能测量温度、风速等大气特性的仪器,能对这些气象要素的脉动(频率约每秒几周至每分几周)快速响应的仪器和直接测量边界层通量的仪器等。在遥感仪器中,声雷达(见声波大气遥感)和调频连续波雷达都是探测边界层的有力工具。

研究意义

地面的摩擦作用,使大气边界层成为大尺度运动动能的汇(见大气角动量平衡)。地面的物理量,如动量、热量、水汽含量等,向自由大气的输送,都要通过边界层,从这种意义上讲,大气边界层又是向大气输送物理量的源。因此关于大气边界层的物理知识,对大尺度天气过程的演变、长期预报和气候理论等问题的研究,都是很重要的。

大气边界层物理的发展,还与国民经济和国防建设的发展密切相关。例如:高建筑物(如高楼、桥梁、高塔等)的风负荷(见建筑气象学);波在湍流大气中的传播;对于原子、化学、细菌战争的防护,导d、火箭运行的气象保障,新式兵器现场使用的气象条件的研究(见军事气象学);随着工业发展而出现的大气污染,大气公害问题的研究;农作物生长的气象条件的研究(见农业气象学)等;都与大气边界层物理的研究有关。

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