下载文档原格式
定义：微气象学就是研究湍流这类小尺度现象的。
微气象学的三种研究途径：1. 随机方法2. 相似理论3. 现象分类虚位温虎位温是研究上升气流普遍采用的一个变最，在同一气压条件下，使干空气密度必须等于湿空气密度的正是此温度。
饱和空气虚位温定义为：2=0(1 + 0.611 —兀)未饱和空气虎位温定义为：0v=6 (l+0.61r-r)粘滞应力定义：当一部分流体运动时，分子间作用力往往会在同一方向拖拽相邻的流体分子使流体产生变形的力叫做粘滞应力。
>当流体中存在剪切运动时便有粘滞应力存在。
运动可以是层流，也可以是湍流。
>粘滞应力可通过除以流体平均密度而成为运动学形式>海面标准人气的运动学粘度>风剪切du/dz=0.5 s1(在大气表面层具有代表性)时，粘滞应力 (注意单位！)>在边界层中，粘滞应力的量值与雷诺应力相比很小，以致在平均风速预报中通常被忽略不计。
然而，湍流涡在局地涡尺度人小地区域中，则具有人的多的剪切，所以在预报湍流时，这个粘性应力不能忽略。
强M流湍流可以由浮力对流过程和机械过程产生，冇时是-•种过程处于支配地位，当机械过程占优势时，边界层被认为处于自由对流状态.片流不稳定导致KH波形成和湍流开另一个值氓指示湍流终I卜•时的临界理査孙数。
・对动力稳定度判据可作如卜说明:-当RivRc时,片流变成湍流:■当Ri＞&时，湍流变成片流:・尽管目前Rc和&的精确值还存在某些争议,但采用0=0.2）025, R T M.O似乎还是可以的;・因为班＞Rc于足，就出现了滞后作用的问题。
湍流定义：不规则的涡旋运动湍流的特点：（1）随机性：湍流是非规则的、混乱的、不可预测的：（2）非线性：湍流是高度非线性的。
当流动达到某一特定状态，如Re数超过某临界值，流动中的小扰动就会自发地增长，并很快达到一定的扰动幅度；（3）扩散性：湍流会引起热量、动量及流动中的其他物质快速扩散；（4）涡旋性：湍流由无数大小不同的湍涡组成，他们分裂、合并、拉长、旋转：（5）耗散性：湍流的能量是由人湍涡向小湍涡传递，最后通过分子粘性耗散为热能。
边边界界层层重重要要知知识识点点归归纳纳第第一一章章大气边界层的定义：大气的最低部分受下垫面（地面）影响的层次，或者说大气与下垫面相互作用的层次。
大气边界层的厚度差异很大，平均厚度为地面以上约1km 的范围，以湍流运动为主要特征。
还可细分为近地层（大气边界层下部约1/10的厚度内）和Ekman 层。
大气边界层的主要特征：（1）大气边界层的主要运动形态一般是湍流：不规则性和脉动性（2）大气边界层的日变化：气象要素的空间分布具有明显的日变化。
【大气边界层湍流：①机械湍流：风切变，机械运动；②热力湍流：辐射特性的差异；】大气边界层的分层：(1)粘性副层（微观层）(2)近地层（常通量层）(3)Ekman 层（上部摩擦层）【(1).粘性副层（微观层）：分子输送过程处于支配地位，分子切应力远大于湍流切应力。
(2).近地层（常通量层）：大气受地表动力和热力影响强烈，气象要素随高度变化激烈，运动尺度小，科氏力可略。
(3).Ekman 层（上部摩擦层）：在这一层里，湍流粘性力、科氏力和气压梯度力同等重要，需要考虑风随高度的切变。
】大气边界层厚度：边界层厚度的时空变化很大，空间范围从几百米到几千米。
海洋上：由于海水上层强烈混合使海面温度日变化很小。
陆地上，边界层具有轮廓分明、周日循环发展的结构。
大气边界层结构：（1）混合层： （2）残留层：日落前半小时，湍流在混合层中衰减形成的空气层，属中性层结。
（3）稳定边界层：夜间，与地面接触的残留层底部逐渐变为稳定边界层。
其特点为在静力稳定大气中有零散的湍流，虽然夜间近地面层风速常常减弱或静风，但高空200m 左右，风却由于低空急流或夜间急流能达到超地转风。
第二章湍流：流体运动杂乱而无规律性（运动具有脉动性），不同层次的流体质点发生激烈的混合现象，流体质点的运动轨迹杂乱无章，其对应的物理量随空间激烈变化。
雷诺数：——湍流判据，特征Re 数定义： =特征惯性力/特征粘性力；它表示了流体粘性在流动中的相对重要性：（1）Re 》1，粘性力相对小（可忽略），大Re 数流体，弱粘性流；（2）Re 《1，惯性力相对小（可忽略），小Re 数流体，强粘性流； ν/Re UL ≡（3）Re=1，二者同等重要，一般粘性流；湍流的基本特征：（1）随机性；（2）非线性；（3）扩散性；（4）涡旋性；（5）耗散性湍流的定量描述：湍流运动的极不规则性和不稳定性，并且每一点的物理量随时间、空间激烈变化，湍流的杂乱无章极随机性可以用概率论及数理统计的方法加以研究。
⼤⽓边界层理论⼤⽓边界层是地球⼀⼤⽓之间物质和能量交换的桥梁。
全球变化的区域响应以及地表变化和⼈类活动对⽓候的影响均是通过⼤⽓边界层过程来实现的。
由于⼈类⽣活在⼤⽓底层⼀⼤⽓边界层中,因此⼈体健康与⼤⽓环境密切相关。
天⽓、⽓候的变化往往会影响到⼈体对疾病的抵御能⼒,使某些疾病加重或恶化,同时适宜的⽓象条件⼜使病毒、细菌等对⼈体有害的⽣物繁殖、传播,使⼈们感染⽽患病。
在城市尤其是⼤城市,⼈⼝、机动车、燃煤量的增加,以及城市⼯业化的发展,⼤量⽣产中的废⽓、尘埃和汽车尾⽓排放到⼤⽓中加上⾼⼤建筑的增加,改变了城市的⼩⽓候,使城市在⽆强冷空⽓活动的情况下,⼤⽓扩散能⼒极差,造成⼤⽓质量不断恶化,从⽽危害到⼈体健康,影响⼈类的正常⽣活。
因此,边界层尤其是城市边界层⼤⽓结构及其与污染物浓度之间关系的研究具有特殊重要的意义。
边界层定义为直接受地⾯影响的那部分对流层,它响应地⾯作⽤的时间尺度为⼩时或更短.⼤⽓边界层,是指受地球表⾯摩擦以及热过程和蒸发显著影响的⼤⽓层。
这些作⽤包括摩擦阻⼒、蒸发和蒸腾、热量输送、污染物排放,以及影响⽓流变化的建筑物和地形等。
边界层⼀般⽩天约为1 km,夜间⼤约在200 m左右,地表提供的物质和能量主要消耗和扩散在⼤⽓边界层内。
地⾯典型吸收率约为90%,其结果使⼤部分太阳能被地⾯吸收。
正是地⾯为响应太阳辐射⽽变暖或变冷,它依次迫使边界层通过输送过程⽽变化。
边界层内⽓流或风可以分为平均风速、湍流和波动三⼤类。
边界层中诸如湿度、热量、动量和污染物等各种量的输送,在⽔平⽅向上受平均风速⽀配,在垂直⽅向上受湍流⽀配平均风速是造成快速⽔平输送或平流的主要原因。
边界层中⼀的⽔平风速2~10 m是常见的。
在夜间边界层中经常观测到的波动,虽然它们只能输送少量的热量、湿度和污染物之类的标量,但在输送动量和能量⽅⾯却有着显著的作⽤。
许多边界层湍流是由来⾃地⾯的作⽤引起的,例如⽩天阳光充⾜,地⾯的太阳加热使暖空⽓热泡上升,这种热泡就是⼤湍涡。
一、名词解释 (每小题 6 分，共 30 分)1. 雷诺数Re ≡UL/v=特征惯性力/特征粘性力。
Re 数是判断两粘性流体运动是否相似的重要判据之一。
2. 总体理查逊数3. 雷诺平均对于任一物理量，当定义平均值后，可将湍流运动表示为 湍流运动=平均运动+脉动运动。
而将任意实际物理量表示为：，则为雷诺平均。
4. 大气边界层大气的最低部分直接受下垫面（地面）影响的层次，或者说大气与下垫面相互作用的层次。
大气边界层厚度的时空差异很大，平均厚度为地面以上约1km 的范围，以湍流运动为主要特征。
还可细分为近地层（大气边界层下部约1/10的厚度内）和Ekman 层。
大气边界层又称行星边界层，是指存在着连续性湍流的低层大气：（1）湍流是边界层大气的主要运动形态，对地表面与大气间的动量、热量、水汽及其他物质的输送起着重要作用；（2）地球表面热力强迫的日变化通过湍流混合扩散使得边界层中气象要素呈现日周期的循环。
5. 定常湍流如果这些湍流统计参数不随时间变化，就称为平稳湍流或定常湍流；此时，足够长时间的平均即接近于总体平均。
6. 均匀湍流≡如果统计参数不随空间变化，称之为均匀湍流；此时，足够大的空间平均也接近于总体平均。
7. 普朗特混合长湍流运动中，单位质量的流体微团含有某种特性量q ，如果① q 是被动的，即不影响流体的运动情况； ② q 是保守的，即在运行距离 之后，q 值守恒。
在湍流运动过程中特性量q 保持不变（失去原有特性）前所走过的距离，称之为混合长。
8. 常值通量层近地层较薄，可近似认为动量、热量和水汽垂直湍流输送通量几乎不随高度变化（风向也几乎不随高度改变），各种通量近似为常值，故称为常值通量层。
常值通量层通常指的是动量常值通量层。
9. Monin-Obukhov 长度10. 动力内边界层上游来流为中性大气，气流从一种粗糙度表面跃变到另一种粗糙度的下垫表面，在地面的动力强制作用下，在新的下垫面上空将形成一个内边界层，即动力内边界层。
