边界层气象学课件：02边界层平均特征2014

边界层的特点
边界层是大气中与地面接触的最底层，在大气物理学中具有重要的地位。

边界层的特点包括以下几个方面：
1.高度及厚度：边界层的高度通常在地面上方几百米到几千米之间，
但在特殊地形或气象条件下可能会有较大差异。

边界层的厚度通常在几十
至几百米之间。

2.动力状况：边界层受到地面摩擦力和大气压力的共同作用，在这两
种力的影响下，边界层呈现出一系列的动力特征。

例如，边界层中的风速
垂直向上逐渐减小，呈现出递减趋势。

此外，边界层中的湍流运动频繁而
强烈，湍流运动是边界层中能量传递和物质输送的重要机制。

3.湍流特性：边界层中存在着不同尺度的湍流结构，从大尺度的湍流
涡旋到小尺度的湍流涡旋，从宏观到微观，湍流现象与气象现象相互交叉。

湍流结构在空间和时间上都呈现出多样性和复杂性。

4.温度和湿度特征：边界层的温度和湿度特征与地表的温度和湿度分
布息息相关。

由于边界层中湍流的作用，气温和湿度的垂直分布呈现出很
大的变化。

一般来说，边界层中的温度呈现递减趋势，湿度则呈现递增趋势。

5.边界层稳定性：边界层的稳定性是指大气中的密度和温度分布是否
对小范围的扰动保持稳定的影响。

边界层的稳定性与空气的垂直运动以及
湍流的发展有关。

边界层的稳定性在大气科学和气象学中具有重要的作用，影响着气象现象的发生和发展。

综上所述，边界层是大气中与地面直接相互作用的层次，具有独特的物理和动力学特征。

对于认识大气环境和气候变化，以及预测天气和研究气候变暖等问题，理解和研究边界层的特点具有重要的科学意义。

边界层的概念和特点边界层是指在地球物理学中，大气界面和地面之间的一层气体。

在气象学上，边界层是指从地面到一定高度范围内，风速、温度、湿度等各种大气参数发生显著变化的区域。

边界层的高度通常为未来数小时预报所需要的范围内。

1. 逐渐递减的风速：在边界层内，风速逐渐递减。

开始时，风速最大并且逐渐降低。

具体的风速变化取决于地面和大气层的性质和情况。

2. 温度和湿度梯度：边界层内的温度和湿度呈现出明显的梯度变化。

一般来说，地面处温度最高，高层温度逐渐降低。

除此之外，空气湿度在边界层内也会发生变化。

具体变化也是因地而异的。

3. 乱流增大：边界层内的乱流比较显著。

在这里空气流动不是平稳的，而是发生着强烈的乱流。

气体不能在水平方向上自由扩散，而是在各种水平方向逐渐混合。

4. 光学特性不同：由于边界层内存在着大量悬浮的尘埃和气体，它具有不同于上层大气的光学特性。

这使得大气边界层对光的透过率发生了变化。

边界层在气象、环境科学、气候变化等领域具有重要意义。

较为典型的是它与交通工具有关的影响。

由于边界层内的风速变化大，乱流强，而车辆在受到这种影响的同时会发生摩擦热，从而可以推测车辆的燃油效率、稳定性和舒适性。

在电力行业，边界层的变化也会影响线路的温度和表面附着物的变化，从而影响电力传输的效率和稳定性。

同样，边界层的湿度和风速也会对农业和林业造成影响。

总之，边界层是一个非常重要和复杂的概念。

对于气象学家、大气化学家、环境工程师、天气预报员、交通工程专家等专业人士来说，了解边界层的基本原理、特点和影响就显得尤为重要。

边界层概念及特点边界层是地球大气层中的一个重要区域，位于地面和大气中的对流层之间。

这个区域的特点是空气的运动非常复杂，甚至可以说是混乱不堪。

因此，边界层的研究一直是大气科学研究的重要领域之一。

在此，我们将重点介绍边界层的概念及其特点。

一、概念边界层也称境界层，是指地面和大气层之间的一个非常薄的区域，距离地面高度约为20-2000米。

在这个区域中，气流的方向和速度都会发生剧烈的变化，形成了一系列的涡旋和湍流动。

这些涡旋和湍流动会影响大气层中的气象现象，例如气温、风向、风速等。

二、特点1.湍流流动边界层中的气流非常不稳定，容易形成湍流。

湍流在空气中形成了不规则的涡旋运动，导致了空气的动能和温度的混合，从而使得温度和其他气象参数分布变得非常复杂。

因此，边界层中的天气现象也就难以预测。

2.垂直差异边界层中的气象参数随着高度的增加而发生明显的变化。

通常可以将边界层分为三个部分：表层、中间层和上层。

表层高度为0-10米，通常受到地表温度的影响，会形成相对暖的气流。

中间层高度为10-1000米，受到太阳辐射的影响较大，温度分布呈现出一定的周期性变化。

上层高度为1000-2000米，稳定的气流运动主要由大气层中的高空风流所驱动。

3.表面效应由于地表的特殊性质，边界层中的气象参数会受到地表效应的影响。

例如，当地表温度很高时，气流运动会形成相对暖的气流，从而导致大气透明度变差。

这种影响不仅涉及到日常的天气变化，还会对气候变化和大气层污染等方面产生影响。

4.气体混合当空气在不同的速度和方向下运动时，它们会相互混合。

这种混合使得边界层中的气体分子运动难以预测。

这种混合是由于边界层中涡旋的形成和气流的不规则运动所致。

5.散卡效应散卡效应是边界层中另一个非常重要的效应。

它指的是当空气流动速度增大时，越来越多的空气分子被抛到了边界层的外层，也就是远离地面的上层大气层中。

因此，地面与空气中的物质和能量交换也减少了。

这种效应常常被称为“瓶颈效应”，对边界层的研究和预测具有很大的困难性。

边界层气象学教程边界层气象学是研究大气中近地面层分布与变化的学科。

它不仅对于气象学研究具有重要意义，而且对于污染物扩散预测、环境保护等方面也有着广泛的应用。

下面就让我们来了解一下边界层气象学的基础知识。

一、边界层气象学的基本概念边界层气象学是指研究大气中近地面层上升下沉运动、温度、湿度、风速、风向等的变化规律和特征的学科。

二、边界层的形成和特征边界层是指大气中接近地面的一层空气，其厚度一般为数百米到数千米。

边界层对气象要素有明显的影响，如溶质扩散、光学传输、人体健康等。

三、边界层的分层结构边界层的分层结构可以分为三层，即表层、中层和底层。

其中表层的高度约为地表摩擦层，中层高度在数百到数千米之间，底层高度则由地形、时间、季节等因素决定。

四、边界层的物理过程边界层的物理过程包括热力过程和动力过程。

热力过程包括辐射传热、湍流传热、热传输等，动力过程包括地表摩擦力、气旋运动、惯性力等。

五、边界层的观测和模拟方法边界层的观测方法主要有风廓线雷达、气象探空等。

模拟方法主要包括数值模拟、解析模拟等。

这些方法可以提供边界层物理过程的详细信息，为边界层预报和研究提供了支持。

六、边界层的预报和应用边界层在气象、环境、能源等领域中具有广泛的应用前景。

边界层的预报可以用来预测城市污染物扩散、风力发电等。

此外，边界层研究还与农业、航空、海洋等领域有关。

总结：边界层气象学研究大气中近地面层分布与变化的学科，对气象、环境保护等领域具有广泛的应用。

了解边界层形成和特征、分层结构、物理过程、观测和模拟方法以及预报和应用等方面，有助于我们更深入地了解其重要性。

边界层的基本特征
边界层是大气中最接近地表的一层，一般高度为地表到几百米的范围。

其基本特征包括：
1. 高度变化：边界层中，由于地表摩擦的影响，风速逐渐减小，形成风速剖面，即高度增加，风速逐渐减小的特征，这个变化高度一般被称为边界层高度。

2. 局地性：边界层是地表特征的直接反映，因此在不同的地理环境和地表特征的影响下，边界层的特征会有所不同，呈现出局地性。

3. 滞留：边界层中的大气湍流非常活跃，湍流运动会导致大气中的空气混合，使边界层的大气物理性质发生变化，这种混合使得大气污染物滞留在边界层内，影响空气质量。

4. 湍流：边界层中湍流运动非常明显，湍流运动导致大气中的温度、湿度、风速等物理性质出现剧烈的变化，湍流对气象、能量和物质传输起着重要作用。

5. 温度倒转层：边界层中一般存在温度倒转层，即随着高度的增加，温度先下降后增加。

这种温度倒转层对边界层的大气运动和湍流有着重要的影响。

总之，边界层是大气中与地表最为接近的一层，其特征包括高度变化、局地性、滞留、湍流和温度倒转层等，这些特征对于气象、空气质量和能量传输等方面具有重要影响。

大气边界层的基本特征大气边界层离我们可近啦。

它就在地球表面往上那么一段距离，就像地球给自己盖了个薄被子，这被子直接和地面接触，地面上的那些小山丘、小河流、小房子啥的，都能跟它玩起来。

比如说，白天太阳一出来，地面被晒得热乎乎的，就像给这个“被子”下面点了小火炉，边界层就跟着变暖和啦。

这大气边界层里面的风也是个有趣的家伙。

它可不是规规矩矩地吹，有时候像个调皮的小孩子，东吹吹西吹吹。

靠近地面的地方，风就像是在跟地上的小草捉迷藏，一会儿快一会儿慢。

因为地面上有高高低低的东西挡着呀，风就得绕着走，这样就形成了各种奇奇怪怪的风向和风速。

大气边界层的温度变化也很有个性。

白天的时候，温度就像坐过山车一样往上冲，因为地面吸收了太阳的热量，然后就把这热量传给边界层。

可到了晚上呢，温度又像泄了气的皮球，蹭蹭地往下降。

这一冷一热的，就好像边界层在白天和晚上有着不同的心情一样。

还有啊，大气边界层里面的水汽也不安分。

地面上的水蒸发变成水汽就跑到边界层里去了。

有时候水汽多了，就像一群小伙伴在里面挤来挤去，挤着挤着就可能形成云啦，要是再热闹点，说不定就下雨啦。

在大气边界层里，污染物也有自己的小世界。

它们就像一群不请自来的小坏蛋，在边界层里晃悠。

如果风小的时候，这些污染物就聚在一起，让空气变得脏脏的。

要是风大了，就像有人在赶它们，它们就被吹得到处跑。

大气边界层就像是一个小小的生态系统，里面的各种元素相互作用，虽然有时候会给我们带来点小麻烦，像是污染天气啥的，但更多的时候，它就像一个默默守护我们的小伙伴，在地球的表面和大气层的其他部分之间搭起了一座特别的桥梁呢。