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塔克拉玛干沙漠腹地近地层通量特征与空气动力学参数研究

李兰兰  
【摘要】: 塔克拉玛干沙漠是我国最大的沙漠,其复杂的自然环境对我国干旱区天气气候变化有着重要的影响。本文利用目前世界上唯一深入流动沙漠腹地200km以上的塔克拉玛干沙漠腹地大气环境观测实验站——塔中站所采集的2006年4月、8月的三维风速、温度和水汽脉动资料,80m观测塔10层的风、温、湿梯度资料,运用涡旋相关法、空气动力学法计算得到了春、夏季塔中10m高度的动量、感热和潜热通量,以及塔中近地层动量整体输送系数C_D、热量整体输送系数C_H和水汽整体输送系数C_E。结果表明:塔中地区地表热量输送以感热输送为主,潜热通量比感热通量小一个量级。感热通量在夜间为负,白天为正,符号改变的时间在日出、日落前后。涡旋相关法计算得到的动量整体输送系数C_D、热量整体输送系数C_H、水汽整体输送系数C_E的平均值分别为4.7×10~(-3)、2.13×10~(-3)、0.875×10~(-3)。C_D、C_H、C_E与稳定度z/L的关系:稳定层结下,C_D随稳定度的增加而减小,C_H和C_E的值比较离散;不稳定层结下,C_D随不稳定度的增加而减小,C_H、C_E均随不稳定度的增加而增加。 利用80m观测塔10层的梯度资料和10m高度上的通量数据,计算得到了塔中地区不同高度上的动量交换系数K_M、热量交换系数K_H以及水汽交换系数K_W:湍流交换系数K_M、K_H、K_W都有明显的日变化特征,夜间较小,白天较大。K_M、K_H均是随着风速的增大而增大。K_M、K_H和K_W均是随着高度的增高而增大,春季稳定层结时,各高度K_H/K_M的平均值为0.47;不稳定层结时各高度的平均值为1.52。夏季稳定层结下各高度K_H/K_M的平均值为0.65;不稳定层结时各高度的平均值为1.36。最后计算了塔中春、夏季节的地表粗糙度Z_0值的变化范围在6.01×10~(-6)-6.63×10~(-4)m之间,平均为8.01×10~(-5)m,零值位移d的大小约为0.08m。


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