海—气动量通量及海洋大气边界层湍流特征分析.pdf

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1、谨以此论文献给关心我的亲友和老师们一一顾明海一气动量通量及海洋大气边界层湍流特征分析学位论文完成日期:指导教师签字:令痴火答辩委员会成员签字:霍霍目姿脚，{，{办办}!}1!商价’海一气动量通量及海洋大气边界层湍流特征分析摘要海一气通量交换过程是气候系统各层圈相互作用的主要过程之一。海洋表面能量、物质交换反映了海洋一大气之间相互作用和联系，海一气通量输送强烈地影响上层海洋结构及大气边界层结构，进而影响大气环流和海洋环流，造成不同尺度的天气及气候变化。而且海一气通量的观测研究对于模拟和理解海洋一大气系统的祸合、变化性质也十分重要，天气预报及气候模式中海洋边界层参数的不确

2、定性极大的影响了其模拟能力。利用涡动相关法测量边界层通量是目前最可靠的测量方法之一，但由于海上环境复杂以及一些具体条件的限制，使得其在海上进行观测的难度很大。本文利用国家海洋局2006一2007年“908专项”一ST02区块水体环境调查及2005年国家863规范化外海实验两个项目的近海层大气湍流观测资料，尝试克服在海上观测所面临的大量硬件及软件方面的困难，利用涡动相关法计算了海一气间的分析和计算了北黄海、南海北部及吕宋海峡海域及西太平洋近海面层动量通量、风速标准差、曳力系数、空气动力粗糙度，分析了部分特征量与水平平均风速(U)的关系。进而得到了一些有意义的结论:(1)

3、通过计算稳定度参数发现近海面层大气绝大多数时间处于不稳定、弱不稳定的状态。(2)在东方红2号综合海洋调查船上用相同的仪器相同的观测方法及后期处理方法，计算了3个海区的动量通量值。北黄海秋、冬季、南海北部及吕宋海峡海域及西太平洋海域动量通量平均值分别为:0.079、0.081、0.107、0.07oN/m2。(3)各海区曳力系数值对平均风速不敏感，随平均风速变化较小，在平均风速大于4m/S时，北黄海秋、冬季、南海北部及吕宋海峡海域及西太平洋海域IO3C。平均值分别为:1.335、1.359、1.046、1.324。(4)近海面层大气湍流强度数值量级约为10一2，比近地面

4、层大气湍流强度普遍低一个量级，且近海面层大气湍流强度与风速呈负相关关系。(5)当平均风速大于4m/S时，各海区水平风速标准差与稳定度参数的关系不明显，数据较离散，北黄海秋、冬季节无量纲垂直风速标准差与稳定度参数相似性关系较好，满足Monin一obukhov相似理论。秋季最佳拟合关系为产氏/u一1.9(一Z/L)‘/3，冬季为aw/u*=2.0(一z/L)‘/3。(6)当平均风速大于4m/s时，各海区粗糙度与平均风速均呈线性关系。北黄海秋、冬季、南海北部及吕宋海峡海域及西太平洋海域拟合关系式分别为:1032。=0.035OU一0.1335、1032。二0.0414U一0

5、.1719、1032。=0.0429U一0.2004、1032。二0.0303U一0.1031。关键词:海洋大气边界层;动量通量;曳力系数;湍流强度;粗糙度TheanalysisofmomentumfluxesandMarineatmosPherieboundaryturbuleneecharaeteristicsAbstraCtThesea一airfluxexehange15themainProeessofinieractionofeachelimatesystemlayerlaPs.TheenergyandmaterialexchangebetweenatmosP

6、hereandoeean，5surfacerefleetsoeean-atmosPhereandinteractioninflueneestheuPMarinestructureandlowatmosPherieboundarylayerstrueture，whiehaffeettheatmosPheregeneraleireulationandoeeaneireulationeausedbydifferentscales，thentheweatherandelimateehange.Thestudyoftheflux15alsoveryimPortanttounde

7、rstandtheMarine一theeouPling，ehangesatmosPheriesystem.WeatherandelimatePatemsofMarineboundaryParameteruneertaintyhavegreat[yinflueneedthesimulationeaPability.Usingeddyeorrelationmethodformeasuringthefluxboundary15themostreliablemeasurementmethod，butduetotheeomPlexenvironmentands