为研究黄河源区边界层湍流特征及其对物质和能量输送的影响,本文首次采用大涡模拟的方法,对比分析了黄河源区两种不同下垫面上(鄂陵湖和湖边草地)对流边界层(CBL)中精细的湍流结构特征.使用资料为2012年夏季黄河源区鄂陵湖流域野外观测实验的GPS探空资料、涡动相关观测资料.分析表明,模拟的黄河源区草地和湖上CBL的平均结构与实测结果吻合较好,但草地和湖上CBL的湍流结构特征差异较明显.模拟结果显示,草地CBL内湍能收支、湍流特征量的时空分布和湍涡结构特征均与陆地上热力驱动CBL的研究结果一致;湖上CBL顶部存在明显的对流卷特征,且夹卷层的湍流强度比草地的强,而草地近地面湍强则更大.通过改变水平分辨率的模拟试验,发现两个不同下垫面上模拟结果对模式分辨率的敏感性不同,湖面CBL的模拟要选择较高的水平分辨率(50～100 m),以提高近湖面和夹卷层对湍流动能和湍流通量模拟的精度,也充分模拟出各种尺度的波对湍流通量的累积贡献.考虑到计算时间等影响,模拟草地边界层精细的湍流结构时建议选择网格距为100～200 m.
张蕴帅;黄倩;马耀明;王蓉;田红瑛;王婵;李照国
兰州大学大气科学学院半干旱气候变化教育部重点实验室,兰州730000中国科学院青藏高原环境变化与地表过程重点实验室,北京100101中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心,北京100101中国科学院大学,北京100101甘肃省人工影响天气办公室,兰州730020中国科学院西北生态环境资源研究院/寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室,兰州730000
天文与地球科学
黄河源区;对流边界层;湍流结构;大涡模拟;水平分辨率
《大气科学》 2021 (002)
泛第三极地区多圈层地气相互作用过程及其影响区域能量和水分循环的机制研究
435-455 / 21
国家自然科学基金项目41775013、91837208,国家自然科学基金—青年科学基金项目41905011
10.3878/j.issn.1006-9895.2009.20111
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