ISSN 1004-4965

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冬季增城丘陵灌木林基本气象要素与湍流特征

刘海坤 黄健 王鑫 张苏平

刘海坤, 黄健, 王鑫, 张苏平. 冬季增城丘陵灌木林基本气象要素与湍流特征[J]. 热带气象学报, 2017, 33(5): 706-715. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.05.014
引用本文: 刘海坤, 黄健, 王鑫, 张苏平. 冬季增城丘陵灌木林基本气象要素与湍流特征[J]. 热带气象学报, 2017, 33(5): 706-715. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.05.014
Hai-kun LIU, Jian HUANG, Xin WANG, Su-ping ZHANG. OBSERVATIONAL ANALYSIS ON WINTER TURBULENCE FEATURE OVER SHRUB ECOSYSTEM IN ZENGCHENG HILLY REGION[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(5): 706-715. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.05.014
Citation: Hai-kun LIU, Jian HUANG, Xin WANG, Su-ping ZHANG. OBSERVATIONAL ANALYSIS ON WINTER TURBULENCE FEATURE OVER SHRUB ECOSYSTEM IN ZENGCHENG HILLY REGION[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(5): 706-715. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.05.014

冬季增城丘陵灌木林基本气象要素与湍流特征

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.05.014
基金项目: 

国家重点基础研究发展计划 2014CB953903

国家自然科学基金 41275025

详细信息
    通讯作者:

    黄健,男,湖北省人,研究员,博士,主要从事海气边界层研究。E-mail: hj9387@sina.com

  • 中图分类号: S161

OBSERVATIONAL ANALYSIS ON WINTER TURBULENCE FEATURE OVER SHRUB ECOSYSTEM IN ZENGCHENG HILLY REGION

  • 摘要: 介绍了广州增城丘陵灌木林通量站的地理环境、仪器布设,并利用该站2014年12月—2015年2月的观测资料,分析冬季华南丘陵灌木林下垫面近地层的风、温度、气压、湿度和大气稳定度等基本气象要素特征,以及湍流强度、风速归一化标准差的统计特征及通量特征。结果表明:(1)冬季增城站以北向小风为主,风速多小于4 m/s,日平均温度变化剧烈,平均相对湿度为67.94%;(2)大气稳定度集中于“±” 0.5之间,以近中性为主;冬季平均湍流强度IuIvIw分别为0.37、0.31和0.19;在风速小于1 m/s时湍流发展旺盛,随风速增大,湍流强度减小并趋于稳定;(3)风速分量归一化标准差δu/u*δv/u*δw/u*与稳定度Z/L之间满足莫宁-奥布霍夫相似理论,并呈1/3次方关系,且随|Z/L|的减小而减小,在中性层结(Z/L→0)均匀下垫面,其值为常数,分别为2.286、1.757和1.174;(4)冬季增城站的能量耗散以感热为主,晴天尤为显著;阴天感热与潜热大小相当;平均日间吸收CO2极值为0.236 mg/(m2·s)。

     

  • 图  1  增城站观测塔地上多层气象要素观测示意图

    图  2  增城站的辐射四分量逐日变化(a)和冬季辐射四分量及净辐射的日变化(b)

    SLRn分别代表短波辐射、长波辐射和净辐射。箭头代表方向。单位:W/m2

    图  3  增城站的冬季风向、风速统计玫瑰图

    a.冬季;b.白天;c.夜间。

    图  4  增城站冬季的基本气象条件的温度(灰线,单位:℃)、相对湿度(黑线,单位:%)和降水(柱体,单位:mm)的日均值季节变化(a)及温度(灰线,单位:℃)、相对湿度(黑实线,单位:%)和气压(虚线,单位:hPa)的日变化(b)

    图  5  增城站冬季的土壤温度(a、c单位:℃)、土壤湿度(b、d)的日均值季节变化(a、b)及平均日变化(c、d)

    图  6  增城站冬季(实线)、白天(点线)和夜间(灰虚线)的大气稳定度的频次概率密度分布(a)和平均日变化特征(b)

    图  7  冬季(a、a1)、白天(b、b1)和夜间(c、c1)的湍流强度的概率密度(左,单位:%)及其随风速变化(右)的分布

    图  8  ua)、vb)、wc)三个风分量归一化风速脉动标准差随稳定度的变化

    图  9  增城观测站冬季能量(a~c,单位:W/m2)、CO2的浓度(d,单位:mg/m3)和通量(e,单位:mg/m2·s))的日平均变化特征

    a.冬季;b.晴天;c.阴天(多云);d. CO2平均浓度;e. CO2平均通量。

    表  1  不同时段湍流强度的均值和频次分布峰值对应的强度

    物理量平均湍流强度频次分布峰值对应湍流强度
    冬季白天夜间冬季白天夜间
    Iu0.370.430.310.260.380.26
    Iv0.310.360.250.180.280.20
    Iw0.190.230.150.140.140.12
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-04-07
  • 修回日期:  2017-04-12
  • 刊出日期:  2017-10-01

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