【摘 要】
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近海边边界层的大气湍流结构和通量输送特征是边界层研究中的重要课题。近海边的大气光学湍流限制着海岸或海上的激光传输、激光通信或成像设备的性能。准确的测量大气光学湍
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近海边边界层的大气湍流结构和通量输送特征是边界层研究中的重要课题。近海边的大气光学湍流限制着海岸或海上的激光传输、激光通信或成像设备的性能。准确的测量大气光学湍流强度和湍流通量将有助于了解大气光学湍流对光传输的影响。 本文利用广东茂名博贺海洋观测站海岸观测平台上的移动大气参数测量系统获得的2012年夏季湍流观测数据,采用涡动相关修正算法和Bulk估算法对湍流通量、无量纲速度方差、大气光学湍流强度、湍流谱等进行了分析,并与合肥35m铁塔测量系统的结果进行了对比。主要结论如下: 1)实验期间茂名近海边与合肥地区风向均为东南风,平均风速为1.5m/s;两观测站点的水汽含量、二氧化碳含量、土壤热通量、净辐射通量、感热和潜热通量具有明显的日变化和季节变化特征;在近海边,这些参数的变化范围分别为18.5~28 g/m3、600~900mg/m3、-12~50W/m2、-25~550 W/m2、-20~90 W/m2、-5~200W/m2;在合肥,这些参数的变化范围分别为17.2~23.5 g/m3、647~775mg/m3、-8~63W/m2、-40~640 W/m2、-15~90 W/m2、0~255 W/m2。 2)进行野点剔除、频率响应、超声虚温等修正后,近海边的摩擦速度、潜热通量及二氧化碳通量分别有0.42%、16.8%和1.83%的增幅,感热通量减少6.4%;不同修正方法修正效果不同,且同一种修正方法对不同时段的通量值的修正效果也不同;两观测站点均有接近75%的通量数据可用于通量分析。 3)近海边与合肥地区的光学湍流强度均表现出明显的日变化特征;由于近海边不同高度层的温差比合肥站不同高度层的温差大,使得近海边光学湍流强度月平均值比合肥站的大;近海边的光学湍流强度月平均值为6.75×10-14,合肥的光学湍流强度月平均值为2.00×10-14;Bulk法估算得到的C2n与实测值具有相似的变化规律和数量级;在中性或稳定层结时,Bulk估算存在C2n低估现象。 4)近海边的无量纲速度和温度方差分别满足1/3和-1/3次方规律,其函数形式同山谷或平坦草原下垫面的相似;两站的湍流谱特征在惯性子区内均满足-2/3次方规律;近海边的惯性子区范围比合肥站的范围窄;近海边的湍涡尺度在数十米范围之内,也比合肥站的范围窄。
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