大气对流中的半组织结构与湍流

大气对流边界层（CBL）由三个基本部分组成：(i) 不稳定层结、由性质极为复杂的小尺度湍流主导的近地面层；(ii) 由半组织结构（大尺度环流）的能量、动量和质量输送主导、局部结构剪切产生的小尺度湍流贡献较小的 CBL 核心；(iii) 上边界处以基本稳定层结和位温向下湍流通量为特征的湍流夹卷层。先前为大气稳定层结湍流和对流湍流近地面层发展的能量与通量收支（EFB）理论，利用浮力和动量的湍流能量与湍流通量收支方程推广到 CBL 核心。对于 CBL 核心，我们确定了全局湍流特征（对半组织结构整个体积平均）以及半组织结构的动能和热力学能，它们是半组织结构长宽比、结构垂直尺度与湍流积分尺度之间的尺度分离参数以及表征羽流形态的热各向异性程度的函数。所得理论关系 potentially useful 于大气对流边界层建模应用，以及具有大尺度半组织结构的对流湍流的实验室与野外实验、直接数值模拟和大涡模拟分析。