下坡风风速极大值上下方湍流的结构
大气与海洋物理
2015-07-13 v1
摘要
利用MATERHORN计划期间在复杂地形大气边界层上测得的小尺度湍流数据，描述下坡风流动中湍流的结构。在Granite Mountain东下坡（2-4度）沿线部署的四座塔上，于多个高度连续测量了湍流与平均气象数据。2012年9月至10月为期30天的MATERHORN-Fall野外观测活动所提供的多层观测，使得详细研究下坡风流动的时空结构成为可能，本文报道下坡风中的湍流及其变化。观测到的垂直剖面在近地面处呈现陡峭梯度，而在斜坡急流层之上的层次中垂直变率较小。研究发现，在随坡坐标系中，下坡风流动风速极大值上下方的垂直（垂直于坡面）动量通量与水平（沿坡）热通量改变符号：风速极大值下方垂直动量通量向下（向上），而水平热通量沿坡向下（向上）。因此，我们的研究表明，可通过动量通量（或水平热通量）正负值之间的线性插值得到急流速度极大值的位置，从而推导出通量为零的高度。结果表明，所有风速分量的标准差（因而湍流动能）与湍流动能耗散率在风速极大值高度处存在局部极小值，而气温标准差在该高度处存在绝对极大值。我们报道了若干垂直与水平热通量相互补偿的个例。风速极大值上方的湍流与地表脱耦，并遵循稳定层结边界层经典的局地z-less预测。
引用
@article{arxiv.1501.02297,
title = {Structure of Turbulence in Katabatic Flows below and above the Wind-Speed Maximum},
author = {Andrey A. Grachev and Laura S. Leo and Silvana Di Sabatino and Harindra J. S. Fernando and Eric R. Pardyjak and Christopher W. Fairall},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.02297},
year = {2015}
}
备注
Manuscript submitted to Boundary-Layer Meteorology (05 December 2014)