1、青島海洋大學碩士學位論文逆梯度輸運與大氣邊界層湍流通量參數(shù)化研究姓名：劉烽申請學位級別：碩士專業(yè)：氣象學指導教師：吳增茂2001.6.1青島海洋大學碩士學位論文逆梯度輸運與大氣邊界層湍流通量參數(shù)化研究摘要基于Prandtl混合長理論的原始出發(fā)點，研究K理論缺陷的具體所在以及可能改善的途徑，得出的湍流通量與平均場的關系并非簡單的通量梯度關系，其中既包含局地梯度項，又包含二階導數(shù)項，即非局地逆梯度項，說明混合長理論的一級近似消除了K理論描述

2、CGT的能力，保留二階項得到改進后的K理論，可以運用于CBL并能夠描述CBL上層的熱量CGT現(xiàn)象和保守污染物濃度的空間非均勻分布，研究認為CGT既不是三階矩的湍流輸送項引起的，也不是湍流通量方程中的熱浮力項產(chǎn)生的，而是由于平均場的空間非均勻性與湍渦的尺度決定的；并從觀測資料的分析得出CBL中的CGT并非常數(shù)，即隨高度遞減的重要結(jié)論。同時基于改進后的參數(shù)化方案，從能量守恒的觀點分析了CGT過程湍流能量的反串級。利用既包含梯度項又包含二階導

3、數(shù)的湍流通量閉合方案，分析其用于湍流擴散方程的數(shù)值解行為。研究表明：(1)擴散項使污染物擴散并趨于空間均勻分布，而高階項導致污染物空間分布非均勻；(2)模擬給出的湍流環(huán)境中非高斯?jié)舛确植挤嫌^測事實。通過改進Prandtl混合長理論，得出近地層風廓線形式為：馴出=軋／I。z其中向為丸后(1一k12)；在中性層結(jié)下皇為04，風廓線與傳統(tǒng)形式完全相同。分析認為Karman常數(shù)與垂直湍流強度有關，其量值的弱不確定性是由于“中性”及近地層“常通

4、量”假定不符合實際大氣情況所致；所建立的垂直湍流強度與無量綱風廓線關系可以合理地描述在穩(wěn)定邊界層的情況。針對大氣邊界層中密度場不均勻?qū)肆课镔|(zhì)湍流擴散的影響，從連續(xù)方程和湍流擴散方程出發(fā)，討論了如果視ABL為均質(zhì)流體，湍流通量參數(shù)化所存在的某些問題，并給出具有密度矯正的參數(shù)化方案：簡單的數(shù)值實驗結(jié)果表明，湍流場中保守物質(zhì)的濃度分布明顯受密度的空間分布影響：較強層結(jié)情況下，密度梯度導致污染物將向下方輸送，與他人的考慮密度影響的實驗結(jié)果非常