龚玺,朱蓉,范广洲,李泽椿,马文通,周荣卫. 2014. 内蒙古草原近地层垂直风速廓线的观测研究[J]. 气象学报, 72(4):711-722, doi:10.11676/qxxb2014.058
内蒙古草原近地层垂直风速廓线的观测研究
Observational study of the vertical wind profile in the Inner Mongolia grassland near-surface
投稿时间:2013-09-22  修订日期:2014-05-08
DOI:10.11676/qxxb2014.058
中文关键词:  垂直风速廓线  大气稳定度  相似理论  莫宁-奥布霍夫长度  无因次风速梯度
英文关键词:Wind vertical profile  Atmospheric stability classification  Similarity theory  Monin-Obukhov length  Dimensionless gradient of velocity
基金项目:国家国际科技合作项目(2010DFA62830)、中国-丹麦可再生能源发展项目(104.Kina.1.MFS.4-1-2-2)和公益性行业(气象)科研专项(GYHY201206026)。
作者单位E-mail
龚玺 成都信息工程学院高原大气与环境四川省重点实验室, 成都, 610225  
朱蓉 国家气候中心, 北京, 100081 rongzhu@cma.gov.cn 
范广洲 成都信息工程学院高原大气与环境四川省重点实验室, 成都, 610225  
李泽椿 国家气象中心, 北京, 100081  
马文通 国家气象中心, 北京, 100081  
周荣卫 中国气象局公共气象服务中心, 北京, 100081  
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中文摘要:
      利用中国国家气候中心2009-2010年在内蒙古锡林浩特开展的100 m铁塔大气湍流观测数据,分析了不同稳定度条件下的垂直风廓线变化特征,并在局地相似理论基础上建立了垂直风廓线表达式。结果表明:(1)内蒙古草原近地层大气中,不稳定层结和稳定层结条件发生的概率远高于中性和弱不稳定、弱稳定层结的发生概率。(2)稳定层结时,大气特性在垂直方向上变化较明显,需要按照不同的高度层分别研究其风速的变化规律。根据内蒙古锡林浩特草原大气湍流观测资料得到,稳定层结时的无因次风速梯度随稳定度ζ的变化关系可以表达为1+βmζ,其中βm的取值与距地面高度有关:30 m高度及以下,βm取4.3-5.4;高度在(30 m,50 m],βm取2.9-3.4;50 m及以上高度,βm取2.0-2.9。
英文摘要:
      Using the 100 m tower atmospheric turbulence observation experiment data during 2009-2010 in Inner Mongolia offered by the National Climate Center, the variation characteristics of vertical profile of wind speed under the different stability conditions are analysed, and the wind profile expression is established based on the local similarity theory. The results show that: (1) In the Inner Mongolia grassland near surface atmosphere, the probability of unstable stratification and stable stratification occurs much higher than the neutral and weakly unstable and weakly stable stratification. (2) Under stable stratification, the characteristics of the atmosphere change obviously in the vertical direction, which means that the hierarchical consideration is needed. According to the atmospheric turbulence observation experiment data, under stable stratification, the relationship between the dimensionless velocity gradient and the stability ζ can be expressed as 1+βmζ, in which βm changes with the height: βm takes 4.3-5.4 under 30 m height; βm takes 2.9-3.4 between 30-50 m; and βm takes 2.0-2.9 over 50 m.
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