对流边界层表面层中的温度剖面、羽流与谱

我们从远离平衡态的复杂动力学系统涌现性质的角度，考察对流边界层（CBLs）中的温度模式与热传输。我们引入一个两温度（2T）玩具模型来定义羽流的横截面积，并将温度梯度、温度方差和热传输的标度性质与该面积相联系。我们考察了表面摩擦层内部及上方观测到的温度（$T$）概率密度函数与 $w$-$T$ 联合概率密度函数、$T$ 谱与 $wT$ 余谱，其中 $w$ 为垂直速度。在讨论 $T$ 谱与 $wT$ 余谱时，我们聚焦于 SFL 上方羽流与通量事件的自相似性质。我们将 $T$ 谱中波数的混合长度尺度的 $z^{1/2}$ 依赖解释为反映羽流的横截面积，从而与温度剖面的 $z^{-1/2}$ 形式相对应，其中 $z$ 为观测高度。我们基于 SLTEST 实验数据，给出了表面摩擦层（SFL）内部 $T$ 谱与 $wT$ 余谱的新标度结果。我们确认了早期结果：当高度低于 $z/z_s<0.1$（其中 $z_s$ 为 SFL 高度）时，$T$ 谱与 $wT$ 余谱的标度行为发生改变，并呈现出与随机扩散相关的性质。最后，我们将 CBL 流动中浮力作为系统级作用的解释与 Richardson 的解释进行对比，后者的思想构成了当前边界层流动统计流体力学模型解释的基础。