大气湍流中雪粒沉降过程中优先扫掠的证据

我们提出了一项基于大气流场和雪粒轨迹同步测量的雪粒沉降动力学实地研究。具体而言，我们部署了一个以自然雪粒为示踪粒子的超大尺度粒子图像测速（SLPIV）系统，以量化速度场并识别位于地面以上 18 米中心、视场为 22 m $\times$ 39 m 的涡旋结构。同时，我们使用粒子追踪测速（PTV）在 SLPIV 内部 3 m $\times$ 5 m 的采样区域内追踪单个雪粒。结果揭示了大气湍流中的涡旋结构、雪粒浓度的空间分布及其沉降动力学之间的直接联系。特别是，在近临界 Stokes 数下的雪粒-湍流相互作用中，雪粒沉降速度的提升是数倍的，且大于先前实地研究中观察到的结果。SLPIV 测量显示，较高浓度的雪粒优先位于大气流场中识别出的涡旋的下行侧。在重建涡旋周围的高分辨率图像上进行的 PTV 证实了后一趋势，并提供了雪粒向涡旋下行侧移动时加速的统计证据。总体而言，本文展示的同步多尺度粒子成像使我们能够直接量化优先扫掠的显著特征，支持其作为大气表面层中雪粒沉降增强的潜在机制。