近地面層
近地面層亦稱“地面邊界層”、“表面邊界層”。離地面50m左右厚的氣層,其各種屬性(動量、熱量等)的湍流鉛直通量近似為常數(shù)。
概述
近地面層(surface layer)亦稱“地面邊界層”、“表面邊界層”。離地面50m左右厚的氣層,其各種屬性(動量、熱量等)的湍流鉛直通量近似為常數(shù)。由此可導得適合于該層的風速和溫度廓線規(guī)律,故特別命名為近地層(常值通量層)。
大氣近地面層的基本特征決定于地面和大氣之間動力的和熱力的相互作用。由于地面的摩擦作用,近地面層大氣有明顯的湍流特征,大氣的湍流粘性遠遠大于分子粘性。因為地面阻礙了空氣質(zhì)點的鉛直交換,所以湍流交換越靠近地面越弱,氣象要素的鉛直梯度越靠近地面越大。由于受太陽輻射的影響,地面的熱狀況有明顯的日變化,因此近地面層大氣的氣象要素的日變化也很大。
特性
實用中可將近地層的規(guī)律近似應用到100m左右。該層受下墊面的強烈影響,除了極靠近地面的層流副層(在比較粗糙的地面,層流副層遭破壞而不存在)外,均有明顯的湍流特性。在各項作用力中,湍流粘性力起重要作用,氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力可以略而不計。由于直接受下墊面作用,故風速和溫度等氣象要素具有很大的鉛直梯度和明顯的日變化。該層中平均風向可以近似認為不隨高度改變。該層與人類生產(chǎn)、生活關(guān)系最為密切,研究較為充分。
在大氣近地面層,通過湍流運動使得地面附近的熱量、水汽等物理量與上層大氣進行交換,這對計算蒸發(fā)量和預報霜凍有重要意義。湍流運動也可將人類排放的微塵和有害氣體向高層輸送和擴散(見大氣湍流擴散),從而使有害物質(zhì)稀釋。這些作用對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護都是很重要的。大氣近地面層中,各物理量的湍流輸送有如下的特點:湍流切應力向量的方向和數(shù)值基本上不隨高度變化,即動量鉛直通量基本上不隨高度變化,水汽的鉛直湍流通量也不隨高度變化,并等于下墊面的蒸發(fā)速度。