大气边界层风的阵性和相干结构的模型
编号:512
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更新:2025-03-31 10:17:51 浏览:2次
口头报告
摘要
我国北方春季冷锋过境后,常骤发强风,甚至起沙扬尘,持续数小时甚至一两天。研究指出,寒潮过后的平均风上常叠加有较有规律的周期一到数分钟的阵风,阵风谱区存在相干结构:风速谷期有上升运动而风速峰期有下沉运动,这表明,阵风沿顺风方向的水平速度与垂直速度并非完全独立,而是呈现出反相的相干性。这种相干性有利于动量下传,使得阵风扰动在动量传输中的作用与湍流相当,并促进物质输送,是阵风起沙扬尘的机制。
为何看似杂乱无章的湍流中会出现如此有规律的运动?我们通过观测实验发现,阵风和反相相干结构的形成可能是一个三维边界层的稳定性问题,而非二维边界层稳定性问题。具体而言,边界层流向的切变流动在科氏力的作用下形成展向流动,展向风速的分布是不稳定的,从而失稳形成准流向的涡对和条带,阵风和反相相干结构的形成与此有关。我们可以通过求解小扰动的Navier-Stokes方程——Orr-Sommerfeld方程来讨论此现象。
稿件作者
李奇龙
中国科学院大气物理研究所
程雪玲
中国科学院大气物理研究所
吴琳
中国科学院大气物理研究所
曾庆存
中国科学院大气物理研究所
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