金塔绿洲湍流资料质量控制及通量方差法的应用
文献类型：学位论文
| 作者 | 王少影 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-19 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 张宇 |
| 关键词 | 非均匀边界层 金塔绿洲 质量控制 坐标旋转 非定常性检验 总体湍流特征检验 通量方差法 低频贡献 |
| 其他题名 | The Study On Turbulence Data Quality Control And Applicability Of Flux-Variance Method Over Heterogeneous |
| 学位专业 | 气象学 |
| 中文摘要 | 实际地球表面总是呈现出不同尺度、不同特征的非均匀性，这必然会影响边界层的结构以及地气之间的能量和物质交换，甚至对全球区域气候产生影响。本文利用国家重点基金项目“绿洲系统能量与水分循环过程观测试验”获得的野外试验资料，对绿洲－沙漠系统这种典型非均匀下垫面上的湍流资料质量控制进行分析研究，以了解下垫面的非均匀性对通量数据质量的影响，从而为非均匀下垫面上边界层物理过程参数化、Monin-Obukhov 相似理论的适用性、能量平衡问题、大气边界层湍流结构与特征等问题的研究提供科学参考。论文的研究内容和结论 主要包含以下三个方面： (1)湍流通量资料的质量控制。该章节首先分析了不同的平均方法对湍流统计量计算的影响，然后讨论了坐标旋转方案的选择对湍流统计量的计算以及对非定常性检验与总体湍流特征检验的影响，并对两种非定常性检验方法进行了比较，最后对通量资料进行了总体的质量控制和分级。结果表明：平均方法的选择对垂直速度方差的影响最小，对协方差、标量方差的影响相对较大，与下垫面的性质密切相关，时间平均法为一种相对较好的平均方法；坐标旋转方案的选择也对湍流统计量的计算以及非定常性检验与总体湍流特征检验的影响存在着一定的差异，这与坐标旋转方案本身有着密不可分的关系；两种非定常性检验方法存在一定的不一致性，不一致性的产生不仅与两种非定常性检验方法有关，也可能与湍流测定成分随时间、天气条件或测定点相对于气象条件的变化以及与观测仪器本身有关；归一化标准差随稳定度的变化基本满足“1/3 次方规律”或“-1/3 次方规律”，但坐标旋转方案不同，归一化标准差与稳定度的拟合关系不同，其差异在于三种坐标旋转方案对平均垂直速度的处理方法以及平均水平风的选择上。在湍流资料的处理中，绿洲点推荐采用二次坐标旋转或平面拟和法，戈壁点推荐采用二次坐标旋转；整体分级后各级资料所占百分比要明显低于任一个单独检验的各级资料所占百分比，非理想的观测值多出现在夜间以及日出日落前后。 (2)通量方差法在非均匀下垫面上的应用。戈壁点温度归一化标准差随稳定度变化的通量方差关系优于下垫面非均匀性更强的绿洲点，戈壁点温度源汇分布比绿洲点更为均匀；绿洲点水汽归一化标准差随稳定度变化的通量方差关系优于温度归一化标准差随稳定度变化的关系；对同一站点，归一化温度标准差的通量方差关系并不总是优于水汽的通量方差关系，其取决于站点的温度以及水汽的源汇分布情况；通量方差法对感热通量的计算在戈壁点明显好于非均匀性更强的绿洲点，通量方差法对绿洲点感热通量的计算要明显好于潜热通量，通量方差法对潜热通量的计算效果在很大程度上取决于其对感热通量的计算效果。 (3)中尺度运动对湍流传输的贡献。绿洲点2h 动量通量归一化小波协谱的峰值及谱隙所对应的频率要高于感热、潜热通量归一化小波协谱的峰值及谱隙所对应的频率，4h 动量通量归一化小波协谱存在多个谱隙，中尺度低频运动对动量通量的湍流传输相比感热、潜热通量更为复杂，动量通量与标量通量的输送机制不同；绿洲点感热通量归一化小波协谱无论在2h 还是4h 上都表现出了明显的协谱谱隙，均位于f = 0.0006 处，中尺度运动对绿洲点感热通量的传输贡献明显；中尺度运动对湍流通量的传输不仅具有正的贡献，也具有负的贡献，低频运动对通量的贡献并不总是存在，与天气条件、边界层发展状况等因素有关。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 96 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21874]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王少影. 金塔绿洲湍流资料质量控制及通量方差法的应用[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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