第一章大气边界层与边界层气象学研究资料讲解.ppt

第一章 大气边界层与边界层气象学研究第一节 大气边界层及其特性11 大气边界层（重点掌握） 10 km12 km自由大气平流层边界层 大气边界层(ABL) Atmospheric boundary layer 行星边界层(PBL) Planetary boundary layer.流体力学定义 Prandtl（1904）首次引入空气动力学大气运动尺度分析角度定义大气科学中小尺度分类 200km 台风 Meso 尺度20km 200km 低空急流 Meso 尺度 2km 20km 重力波、地形 Meso 尺度200m 2km 对流 Micro 尺度 20m 200m 对流单体 Micro 尺度 2m 20m 烟气扩散 Micro 尺度 12m/s）或阴天条件：中性边界层不同时刻，大气边界层平均位温廓线作业：请根据晴天、小风天气情况下从S1S6时刻的位温垂直廓线变化分析大气边界层结构的日变化FA: 自由大气层ML: 混合层RL: 残留层SBL: 稳定边界层SL: 近地层SCL: 云下层S7PBL结构变化特征： 见书上P3134： 总之：分析大气边界层结构变化特征，具体问题具体分析 考虑天气条件，下垫面，地形以及季节、层结稳定度条件等的变化对大气边界层的影响。

2-2 爱克曼螺线和爱克曼层(了解) 在中性层结、下垫面水平均匀、大气定常，且粘滞系数为常数的情况下所求得的风随高度变化的解，即为经典的Ekman风廓线解 可定性给出边界层运动的一些性质，但并非很合适的解 2-3 大气稳定度与PBL结构（逐渐掌握） 稳定度，采用M-O长度L作为判据 不稳定（对流）、中性、稳定 不稳定边界层结构及其流场图象引自Wyngaard, 1990) 稳定边界层结构及其流场图象引自Wyngaard, 1990)盖帽逆温上部稳定层结中的波动及下部大对流湍涡湍流层较浅层内存在显著平均梯度,风速极值分布湍涡尺度小,伴随叠加重力波2-4 地面影响与PBL结构（了解）辐射平衡能量平衡地表粘滞应力湍流应力动量通量热量通量水汽通量地面的性质反照率、辐射率、粗糙度、热传导率、热容量、渗透率、植被阻抗等边界层结构变化 下垫面不同，边界层结构不同！ 城市边界层、海洋边界层、极地边界层、沙漠边界层、绿洲边界层.第三节 边界层气象学研究边界层和自由大气比较边界层研究主要方法（掌握） 理论研究 观测试验 物理模拟 数值模拟 大气边界层的研究方法通常是采用理论和实验相结合，并以实验为主，理论上有以混合长理论和相似理论（量纲分析）为基础的半经验理论及以概率论数理统计为基础的湍流统计理论。

在应用中又以半经验理论为主实验方法则是以野外观测及室内模型实验同时进行 近几十年来，由于计算机速度的不断提高，大气边界层的数值模拟研究方法成为一种常用的研究手段。