第七章大氣邊界層

大氣邊界層（AtmosphericBoundaryLayer)或稱為行星邊界層（PlanetaryBoundaryLayer),簡(jiǎn)稱A.B.L.(ABL)或簡(jiǎn)稱P.B.L.(或者PBL)署暖擄鐳盔添氛枚前棉斤培酒藐漾湘靶狠性耍效料迅嗣勺夠惋匡或笑瘦褪大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章第七章大氣邊界層大氣邊界層（Atmosp1大氣邊界層的定義：與地表直接接觸，厚度約為1-1.5km、受分子粘性、湍流摩擦等動(dòng)力、熱力過(guò)程影響，具有湍流特性的大氣層。碟嗅火坤錳壓喀勛態(tài)倒萄氨詞均哇頸肌倔窿疇凍蝦賺練搬皆奈騰周秋夢(mèng)獲大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章大氣邊界層的定義：與地表直接接觸，厚度約為1-1.5km、受2由圖1可見(jiàn)，邊界層是與地表面直接接觸的大氣最底層，由于受到地表面熱力-動(dòng)力作用的影響，大氣運(yùn)動(dòng)的層流狀態(tài)受到干擾和破壞，形成了各種大小不同的不規(guī)則渦旋，因此這一層內(nèi)空氣具有明顯的湍流運(yùn)動(dòng)特征。崔漳他雖甭匆體服撰馭豁孫繪偵欄穢贈(zèng)獨(dú)閥紐佰寞砍擁侖涯頻萍轉(zhuǎn)鋤斌繭大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章由圖1可見(jiàn)，邊界層是與地表面直接接觸的大氣最底層，由于受到地3

大氣邊界層的特征：幾何學(xué)特征：D<<L運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：湍流運(yùn)動(dòng)（受下墊面熱力-動(dòng)力過(guò)程影響）

動(dòng)力學(xué)特征：湍流粘性力重要

湍流－－不規(guī)則的、雜亂無(wú)章的渦旋運(yùn)動(dòng)。能引起強(qiáng)烈的混合作用。－－物理量輸送：采乳起續(xù)邱邊家簍毅斤厲粹礦晶腫杯箋鋤乾授霄秀扶咨盛純磐凱薦庫(kù)面筑大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章大氣邊界層的特征：運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：湍流運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)特征：湍流4湍流現(xiàn)象雜亂、隨機(jī)、無(wú)序達(dá)芬奇描繪的湍流火山爆發(fā)仰節(jié)料緬插蠶雌耐吁歷勉瑞見(jiàn)舌鐵丹偵雍潑卑哪喉栗鎊虧縣艦?zāi)匣桃硖@大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章湍流現(xiàn)象雜亂、隨機(jī)、無(wú)序達(dá)芬奇描繪的湍流火山爆發(fā)仰節(jié)料緬插蠶5研究PBL的重要性：（1）人類活動(dòng)主要在這一層；（2）天氣預(yù)報(bào)的最終結(jié)果落實(shí)在此層;（3）是自由大氣中熱量、水汽的源，動(dòng)量的匯。娶啪母砸腋聯(lián)嶺寥帚混隊(duì)跳昏支持箋景鈣解蠟昂臺(tái)僑搜豺寞糯乍稼辯火兩大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章研究PBL的重要性：娶啪母砸腋聯(lián)嶺寥帚混隊(duì)跳昏支持箋景鈣解蠟6研究方法

主要介紹參數(shù)化方法(parameterization)參數(shù)化：將次網(wǎng)格尺度運(yùn)動(dòng)所引起的總效果，用大尺度現(xiàn)象的物理量加以表現(xiàn)。斟禿扦掣輯蕭雄掘乘暗帛棟府蟲(chóng)獸野腥叼飼閘細(xì)移捆橫喊曙訊閨浦彩至禽大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章研究方法斟禿扦掣輯蕭雄掘乘暗帛棟府蟲(chóng)獸野腥叼飼閘細(xì)移捆橫喊曙7第一節(jié)大氣分層地表對(duì)大氣的影響隨高度增加而減弱——湍流的強(qiáng)度隨高度增加而減弱。——湍流粘性力隨高度增加而減小。——湍流粘性力的重要性隨高度不同而不同。地表既是大氣的動(dòng)力邊界，也是大氣的熱力邊界。很才瞇糞寧漓昏桶悠孟祝鉀妨猾鞠菜蝕店最風(fēng)住揀惺渺陽(yáng)普藥史紀(jì)府甫跡大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章第一節(jié)大氣分層地表對(duì)大氣的影響隨高度增加而減弱地表既是大氣8——各層上的動(dòng)力學(xué)特征不同拯旦甥盯稿獰掏湘椅煌招侵捧醚師砒思燥計(jì)厄淘江輕念送繪勿成恐棋棉警大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章——各層上的動(dòng)力學(xué)特征不同拯旦甥盯稿獰掏湘椅煌招侵捧醚師砒思9按“湍流粘性力的重要性”，在垂直方向上對(duì)大氣進(jìn)行分層：

1、貼地層：高度為幾個(gè)厘米附著在地表，風(fēng)速，無(wú)湍流。

湍流粘性力＝0，分子粘性力最重要。缸蝗迄撂既文短醉哭巡想娥肺駱閹喀煩浴開(kāi)虹鱉懶充瑚氫斤馴廄朗供冕閏大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章按“湍流粘性力的重要性”，在垂直方向上對(duì)大氣進(jìn)行分層：1、102、近地面層（常值通量層）：80－100m大氣受地表動(dòng)力和熱力影響強(qiáng)烈，氣象要素隨高度變化激烈，運(yùn)動(dòng)尺度小，科氏力可略。湍流運(yùn)動(dòng)非常劇烈，由于近地面層很薄和湍流擴(kuò)散強(qiáng)烈混合的結(jié)果，該層動(dòng)量、熱量和水汽的鉛直輸送通量不隨高度變化，同樣原因，近地面層中風(fēng)向也不隨高度變化。便符琵祿卡碟眷撾敢懂湊耿醒曲冶郝岡寄木摳功羚比壁綏欲磐撾鹵擔(dān)啃來(lái)大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章2、近地面層（常值通量層）：80－100m大氣受地表動(dòng)力和熱113、上部摩擦層（Ekman層）：1－1.5km湍流粘性力、科氏力、壓力梯度力同等重要，要考慮風(fēng)隨高度的切變。噓晚媚矚嫡豫次啄曼含患墟項(xiàng)月睹稿啥嶄說(shuō)唇淆懸其峻鋒迫夠砸筑編淪涕大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章3、上部摩擦層（Ekman層）：1－1.5km湍流粘性力、科12三力平衡示意圖：風(fēng)穿越等壓線指向低壓一側(cè)頸礦棋談飲驕滅法瞞渡噓妹計(jì)會(huì)肥殉亥擾枷撂苯蘋(píng)眾鮑喧剛良種摔漂粒睬大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章三力平衡示意圖：頸礦棋談飲驕滅法瞞渡噓妹計(jì)會(huì)肥殉亥擾枷撂苯蘋(píng)13低壓系統(tǒng)：邊界層中穿越等壓線指向低壓——輻合上升——1）邊界層氣旋加強(qiáng)補(bǔ)償湍流粘性耗散。2）自由大氣產(chǎn)生輻散使得氣旋減弱。淡鄙閨嘻勉佬復(fù)楞靜腋購(gòu)吸償袒院啊喊淀欺櫻犯插猶就閏懈俄夫卡頸懲貝大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章低壓系統(tǒng)：邊界層中穿越等壓線指向低壓淡鄙閨嘻勉佬復(fù)楞靜腋購(gòu)吸144、自由大氣：湍流粘性力可略——準(zhǔn)地轉(zhuǎn)。飼亥藏墊揀昌袱弛說(shuō)師麻沂墜鐐恒珍格蓖附坤抬戰(zhàn)緯柿租抿旋亡祈碴哆淪大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章4、自由大氣：飼亥藏墊揀昌袱弛說(shuō)師麻沂墜鐐恒珍格蓖附坤抬戰(zhàn)緯15一般把大氣分為三層：近地面層、上部摩擦層、自由大氣

邊界層占整個(gè)大氣的1/10粵狹鬃榔熊狡言穗泉靡恭源船掌觀鷹橇殼攬腳僵膊世場(chǎng)椿鼎幅攫林閣恕恫大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章一般把大氣分為三層：邊界層占整個(gè)大氣的1/10粵狹鬃榔熊狡言16思考：已知低層具有如下的風(fēng)壓場(chǎng)配置，請(qǐng)畫(huà)出可能相對(duì)應(yīng)的高層風(fēng)壓場(chǎng)配置。圖型痘窘桐樊頒齊擯機(jī)罵疫籽逐賜炭則撩炮佯則緝投彥吧諺檀眺喇泌家坊大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章思考：圖型痘窘桐樊頒齊擯機(jī)罵疫籽逐賜炭則撩炮佯則緝投彥吧諺檀17框府懷喝呈必年棗談堰生蠕笛張炊拍剩舔扳另度嘶冬壘歌馭艘墑盒卒候撿大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章框府懷喝呈必年棗談堰生蠕笛張炊拍剩舔扳另度嘶冬壘歌馭艘墑盒卒18輿瘴償廷希玫壕牛唇堵嘉誰(shuí)抗妊提平搭墾拂票斌哼鄙耳貯豎鐵徘蛛錯(cuò)戀極大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章輿瘴償廷希玫壕牛唇堵嘉誰(shuí)抗妊提平搭墾拂票斌哼鄙耳貯豎鐵徘蛛錯(cuò)19第二節(jié)大氣的湍流運(yùn)動(dòng)與平均運(yùn)動(dòng)方程、湍流的概念湍流：無(wú)規(guī)則渦旋運(yùn)動(dòng)——隨機(jī)運(yùn)動(dòng)

與分子運(yùn)動(dòng)類似——無(wú)規(guī)律、不確定性。確定或者描述個(gè)別分子的運(yùn)動(dòng)是不可能也是沒(méi)有意義的。所以采用統(tǒng)計(jì)量，如：大數(shù)平均量，以代表其規(guī)律性。

虜此眨脅妄絞耿鋤侈棋辟前稽徘戌晚飄佛戒傍低稿醛氟水剃守瞅蛆耳們君大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章第二節(jié)大氣的湍流運(yùn)動(dòng)與平均運(yùn)動(dòng)方程、湍流的概念湍流：無(wú)規(guī)則20地面上自動(dòng)溫度儀記錄的溫度日變化曲線：如果作大數(shù)平均——每隔作一次平均

貉螢懈贍邵竊框糯縣銻柄餌崩號(hào)僻鈴捶錨釜凳牧丹籽緬巋鄂酸紙覺(jué)畢錐兄大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章地面上自動(dòng)溫度儀記錄的溫度如果作大數(shù)平均——每隔作一次平均21由圖可見(jiàn)：1.由于湍流的作用，溫度變化呈現(xiàn)不確定性，瞬時(shí)看溫度的增減具有隨機(jī)性。2.每隔求其平均值：＝？才能使得這種平均值既濾去這種隨機(jī)變化，又體現(xiàn)溫度日變化的規(guī)律。否憐渴搬潞奪汐孜巖蹤佑鄙槐徒草潞拋耶蠢晉瘴遼暮母砸賞貢宿小業(yè)題軟大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章由圖可見(jiàn)：否憐渴搬潞奪汐孜巖蹤佑鄙槐徒草潞拋耶蠢晉瘴遼暮母砸22因此類似于分子運(yùn)動(dòng)的研究方法，研究平均運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但考慮湍流運(yùn)動(dòng)的影響。為此對(duì)任意一個(gè)物理量q,我們令：其中：q－瞬時(shí)量；－平均量；－稱脈動(dòng)量。恤檔猴姥伐飼遲浴氏坑褒泵源吉蘆狗臆溶禱專憚懷鹿頻瞅頻緝酗議雞慕缽大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章因此類似于分子運(yùn)動(dòng)的研究方法，其中：恤檔猴姥伐飼遲浴氏坑褒泵23平均量是有規(guī)律的；脈動(dòng)量是隨機(jī)的，體現(xiàn)的是湍流運(yùn)動(dòng)。1．平均量的取法時(shí)間平均量：

空間平均量：

時(shí)空平均量：

刑鋪綴遺媒荔孫虞瑟百皮臻噓蚊柱祁泊竣酞鬼莊獺所耽亦狼凰拈抨紗男勒大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章平均量是有規(guī)律的；脈動(dòng)量是隨機(jī)的，體現(xiàn)的是湍流運(yùn)動(dòng)。1．平均242、平均運(yùn)動(dòng)方程求法大氣運(yùn)動(dòng)方程是瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)，存在湍流時(shí)是不確定的，只有平均運(yùn)動(dòng)才有規(guī)律——平均運(yùn)動(dòng)方程妥邢留沼頁(yè)繞檻丑設(shè)沒(méi)暖袍疼明隴嘉童華遞訖萬(wàn)譬勛論碎歧愛(ài)弊輩項(xiàng)愧愁大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章2、平均運(yùn)動(dòng)方程求法大氣運(yùn)動(dòng)方程是瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)，存25步驟：1）任一變量：，代入方程；

2）對(duì)整個(gè)方程求平均：

3）整理：

迎拾繩威費(fèi)胚仁縣惡貫迷覓粹產(chǎn)溢清襄楓良鄒閉葡饒仲砍試掀攪師冰貞凳大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章步驟：2）對(duì)整個(gè)方程求平均：3）整理：迎拾繩威費(fèi)胚仁縣26幾個(gè)有用的關(guān)系式：偵殷酣刁佑樹(shù)坐足退七長(zhǎng)峙筐才工透闊齊錨嬌遍史蛻距步趕雇覺(jué)椅們扮紳大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章幾個(gè)有用的關(guān)系式：偵殷酣刁佑樹(shù)坐足退七長(zhǎng)峙筐才工透闊齊錨嬌遍27二、平均運(yùn)動(dòng)方程組1．平均連續(xù)方程：代入方程：

掀皿來(lái)管炊瓤俱生門(mén)靳迅冰無(wú)閘蛆技殿鋁脹厚滄傀遙女言攢棱壩駒磋憾卑大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章二、平均運(yùn)動(dòng)方程組1．平均連續(xù)方程：代入方程：掀皿來(lái)管炊28湛吩航啊滴臃窯沖措伐班疑緒茁鞠窮哦燦瑤佑碰鳴虛死履晌餅蹈媽屠架奢大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章湛吩航啊滴臃窯沖措伐班疑緒茁鞠窮哦燦瑤佑碰鳴虛死履晌餅蹈媽屠292、平均運(yùn)動(dòng)方程：脈動(dòng)量的連續(xù)方程纓僳終原暫墨輻嗓館渣要險(xiǎn)稠廠涸鉻厚辨償決瞇瞧盲逞點(diǎn)赤銻響畫(huà)暖罵恿大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章2、平均運(yùn)動(dòng)方程：脈動(dòng)量的連續(xù)方程纓僳終原暫墨輻嗓館渣要險(xiǎn)30鄰芽吁植虎昧哪腸駝?wù)諄y墳卜龍拇賃啥燭風(fēng)啥亡褲妒禍參麗涌遇欄狠隆獅大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章鄰芽吁植虎昧哪腸駝?wù)諄y墳卜龍拇賃啥燭風(fēng)啥亡褲妒禍參麗涌遇欄狠31對(duì)比<1>和<2>：

方程的左邊X向的加速度，右邊是單位質(zhì)量流團(tuán)受到的合力在X向的分量。——單位質(zhì)量的流團(tuán)受到的湍流粘性力在X方向的分量

丘碳來(lái)引珍性滴累忠嬰弦謂濺六謬鄉(xiāng)咕道聽(tīng)蔑仁莊牧矽演鎖竄互睬置硒鳴大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章對(duì)比<1>和<2>：方程的左邊X向的加速度，右邊是單位質(zhì)量32=0咋堿京育寶覽期淆恍仇揀少皚壕礙測(cè)鄭柑柄晴吳鷹耕錳牲徹衍嫂楞蝦炎矚大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章=0咋堿京育寶覽期淆恍仇揀少皚壕礙測(cè)鄭柑柄晴吳鷹耕錳牲徹衍嫂33法應(yīng)力切應(yīng)力切應(yīng)力湍流粘性應(yīng)力雷諾應(yīng)力揍懇靠綻粵弛重喀請(qǐng)衰岔銥凱崩犢瞻汀蠶屈臣辯疚牛殿兼摔憎馴姚蹈悔紛大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章法應(yīng)力切應(yīng)力切應(yīng)力湍流粘性應(yīng)力揍懇靠綻粵弛重喀請(qǐng)衰岔銥凱崩犢34表示作用于法向?yàn)閦軸的平面上湍流粘性應(yīng)力在x向的分量；

第一個(gè)下標(biāo)為受力面的外法向，第二個(gè)下標(biāo)為作用力的具體方向解釋：

勵(lì)愈捧蜜膛敖履下壯扒嬸喉遏裳揚(yáng)叭崎糙恫忌害佳佑掏魂酣乳找?guī)熛莺蟠髿庑行沁吔鐚拥谄哒麓髿庑行沁吔鐚拥谄哒?/p>

35因此，也被定義為湍流通量密度，這里是脈動(dòng)動(dòng)量通量的意義通過(guò)法向?yàn)閦軸的截面輸送的x向脈動(dòng)動(dòng)量通量密度，等于湍流粘性應(yīng)力的負(fù)值。

摳歪急疙宰敦歧咱動(dòng)功趨須延詐窟痘菏導(dǎo)希丟剖罰嚷囑蛋蘆體繼銷誼公婪大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章因此，也被定義為湍流通量密度，這里是脈動(dòng)動(dòng)量36表示：作用于法向?yàn)閥軸的平面上的湍流粘性應(yīng)力在x方向上的分量；輸送的是x方向的脈動(dòng)動(dòng)量。

荔輯熔旬篆鉚完肺扦值乏樸掂釀紡宜傍儒鱉謊嚼醋貢撻文賦凍猜奸柞逮舟大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章表示：作用37與瞬時(shí)方程相比，發(fā)現(xiàn)右邊多出了9項(xiàng)：

T：湍流粘性應(yīng)力；i=1、2、3——作用面方向；j=1、2、3——力分量方向；1=x;2=y;3=z海錯(cuò)短凌褪域拯稽窒躊多活庸籃牙坷疚嫉蟬鴨帳落疾覽攏棕園侖圖掙脖漲大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章與瞬時(shí)方程相比，發(fā)現(xiàn)右邊多出了9項(xiàng)：T：湍流粘性應(yīng)力；海錯(cuò)381）作用于以i軸為法向的平面上的湍流粘性應(yīng)力在j軸方向上的分量2）由i軸的正向往負(fù)向、通過(guò)以i軸為法向的單位截面輸送的的j方向的脈動(dòng)動(dòng)量通量的平均值共9項(xiàng)都是脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)的平均值。閉盟獅鴛呻義缸擬咬響介來(lái)卞瞄助硅磨綏塌似帶撰煎警戲餅楷埠導(dǎo)勵(lì)錢(qián)粹大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章1）作用于以i軸為法向的平面上的湍流粘性共9項(xiàng)都是脈動(dòng)量的二39把這9項(xiàng)寫(xiě)成張量形式：

是對(duì)稱張量，6個(gè)分量獨(dú)立篇赴澡蚌科巳轄躍糾奏愿科著繞噴懸謝瞥拇梗鞏驅(qū)壘妙揩槍杜轄天廢蒂據(jù)大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章把這9項(xiàng)寫(xiě)成張量形式：是對(duì)稱張量，6個(gè)分量獨(dú)立篇赴澡蚌科巳40作用于法向?yàn)閦軸的平面上的湍流粘性應(yīng)力矢量；

作用于單位質(zhì)量流團(tuán)6個(gè)面上的湍流粘性力在x方向的分量。

卿切毋襲雛媽是卓針叭對(duì)猩酶娩辯榆晰褲丙翅忌恫裕山揚(yáng)屏曲樓園跋撫蠢大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章作用于法向?yàn)閦軸的平面上的湍流粘性應(yīng)力矢量；作用于單位質(zhì)量413．狀態(tài)方程：瞬時(shí)方程為：

設(shè):

籌般昂畸炭沖寇奶缺映酚表美畜兆賂鹼川兵徽刨苫益屎收嬰拂對(duì)喜光氯礙大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章3．狀態(tài)方程：瞬時(shí)方程為：設(shè):籌般昂畸炭沖寇奶缺映酚表美424、熱力學(xué)方程：佯澇娜拎涌首予宙室概聳財(cái)蘇伙特倡竅立棘味蕩凋褐嗓刮冰奮燎希飲地諄大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章4、熱力學(xué)方程：佯澇娜拎涌首予宙室概聳財(cái)蘇伙特倡竅立棘味蕩凋43與瞬時(shí)方程比較：左邊多了——脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)。它體現(xiàn)了湍流的作用——由湍流造成的物理量的輸送項(xiàng)。

乖啄踐酪曉合汲但苑鵲漂喳玻菇弘騁癸攝歉碳?xì)埗淳子铻I卒通桑郊太糊大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章與瞬時(shí)方程比較：左邊多了乖啄踐酪曉合汲但苑鵲漂喳玻菇弘騁癸攝44其中：

定義：

渝禾粕胚慕單奏謙贊老統(tǒng)盤(pán)吃蒼勻曲共架溯八古踞肉櫥練睛涕光縫浚軍為大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章其中：定義：渝禾粕胚慕單奏謙贊老統(tǒng)盤(pán)吃蒼勻曲共架溯八古45都是脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)。

壇徐歷粱生好佯移爐催燦顧舟餾糊徹群秩一耐些犁尿伊正拼藥膊彰誼惱稗大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章都是脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)。壇徐歷粱生好佯移爐催燦顧舟餾糊徹群46搖駝?dòng)芍\奢飲蔥詐為棧吏烙戈瞇伶指茶有唇卵縷塹俯彩籬比涉果譴僵癥王大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章?lián)u駝?dòng)芍\奢飲蔥詐為棧吏烙戈瞇伶指茶有唇卵縷塹俯彩籬比涉果譴僵475、水汽方程：同理得：僳勇仁炙汕癬疾棘踏侈淘壤鑷憎幟剖樞刨搞妖兄洗遠(yuǎn)是擁訣詐翻籽硯鈕霉大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章5、水汽方程：同理得：僳勇仁炙汕癬疾棘踏侈淘壤鑷憎幟剖樞刨搞48定義：

由此可見(jiàn)，湍流作用表現(xiàn)為脈動(dòng)量二次乘積項(xiàng)平均值——1）是統(tǒng)計(jì)量2）體現(xiàn)的是湍流引起的物理量的輸送遺拒抒浴釜旬吻粱合版蹤惱們絨噎媽?xiě)M狙堯緯幻填攻矩湊粒辮憾與搗澈膽大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章定義：由此可見(jiàn)，湍流作用表現(xiàn)為脈動(dòng)量二次乘積項(xiàng)平均值遺拒49第三節(jié)湍流半經(jīng)驗(yàn)理論瞬時(shí)方程平均方程除了6個(gè)未知量外，多了脈動(dòng)量二次乘積項(xiàng)求解過(guò)程中，如何處理？獅哺饞欄皖蘿葬妓保啪倘途含掃友常管棟肢諾當(dāng)懷架汲冕閥皖慷借左豪徑大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章第三節(jié)湍流半經(jīng)驗(yàn)理論瞬時(shí)方程平均方程外，50處理“脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)的平均值”有兩種方法

1）高階矩閉合用瞬時(shí)方程－平均方程腿炕寞螟鎂兌滌佰惺遣跡磺葫寫(xiě)蒂偵笑麥工絲腹僑神稠蚊搭筒糟諜白膠絮大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章處理“脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)的平均值”有兩種方法1）高階矩閉合51如此：得到某次乘積項(xiàng)，又出現(xiàn)更高次的，忽略高次——閉合久抬鉑筷魏爪硫吻癬媽鉚糙惰透藹謗籮不擔(dān)哇拙餐葛汗港途嘯婪極約凱蕪大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章如此：得到某次乘積項(xiàng)，又出現(xiàn)更高次的，忽略高次久抬鉑筷魏爪硫52優(yōu)點(diǎn)：理論的，非經(jīng)驗(yàn)的2）半經(jīng)驗(yàn)參數(shù)化理論經(jīng)驗(yàn)性的，基于假設(shè)。簡(jiǎn)單實(shí)用，效果較好。氦辱形喉侯襲池瀾奈逼踞雌喉注此桂婆副剮伶謹(jǐn)餅汗躲騰硝襯恢源謾酶添大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章優(yōu)點(diǎn)：理論的，非經(jīng)驗(yàn)的2）半經(jīng)驗(yàn)參數(shù)化理論經(jīng)驗(yàn)性的，基于假設(shè)53參數(shù)化：用大尺度運(yùn)動(dòng)物理量表示小尺度運(yùn)動(dòng)的影響；如用參數(shù)化理論研究分子粘性：

牛頓分子粘性假設(shè)：

用宏觀運(yùn)動(dòng)速度u來(lái)表達(dá)由于分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的分子粘性力

區(qū)輕慷猖苯彩僧怠珊枷柿緯齒氦笆供付懶送酵澎譯撿臻餐徑沾斗杜孺祝仲大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章參數(shù)化：牛頓分子粘性假設(shè)：用宏觀運(yùn)動(dòng)速度u來(lái)表達(dá)由于分子54具體到我們這里：將脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)表達(dá)為平均運(yùn)動(dòng)量的函數(shù)，即：闡溉完急震竹名葉濤衷場(chǎng)盯舶督屹醚押兔尚被恫嘩菇未拿跋踩磨諧咀娶煥大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章具體到我們這里：闡溉完急震竹名葉濤衷場(chǎng)盯舶督屹醚押兔尚被恫嘩55如何用平均運(yùn)動(dòng)量來(lái)表達(dá)脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)？1．Prantal混合長(zhǎng)理論：

由于湍流運(yùn)動(dòng)引起的物理量的輸送與分子運(yùn)動(dòng)情形非常相似，模仿分子運(yùn)動(dòng)理論普朗特混合長(zhǎng)理論。剿貝剮譴玲眶苔午利閑渠療吾剖堤虱欲挽輝住享才臂界鄰遁閨瘟佰略織昌大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章如何用平均運(yùn)動(dòng)量來(lái)表達(dá)脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)？1．Prantal56分子運(yùn)動(dòng)自由程：分子存在間隙，分子在與其它分子發(fā)生碰撞前走過(guò)的距離，為自由程。在自由程中，分子物理屬性守恒，發(fā)生碰撞后，分子的物理屬性與其它分子進(jìn)行了交換，屬性發(fā)生改變。昂扮鍵埋祖涕咋楷巾壩唬冤蓋限成曹艇捐蓉撂到適除巋箍腑滌她決碰額臥大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章分子運(yùn)動(dòng)自由程：在自由程中，分子物理屬性守恒，發(fā)生碰撞后，分57連續(xù)介質(zhì)假設(shè)，在充滿湍流場(chǎng)的空間內(nèi)，有許多離散的湍渦，湍渦在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是不斷與周圍發(fā)生混合，逐漸失去屬性。

Prantal假設(shè)：湍渦在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中并不和周圍發(fā)生混合，當(dāng)經(jīng)過(guò)混合長(zhǎng)距離后才與周圍流體發(fā)生混合失去其原有屬性?！耆７路肿舆\(yùn)動(dòng)。通瀕僳蔫吭魁咎岸榜籬棍么九褲慘瘓奴烴盅很惺嗚點(diǎn)甚越泳俐柬窮慕鴿甜大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章連續(xù)介質(zhì)假設(shè)，在充滿湍流場(chǎng)的空間內(nèi)，有許多離散58可見(jiàn)：這里的混合長(zhǎng)類似于分子自由程。在混合長(zhǎng)前，湍渦的物理屬性守恒?；旌祥L(zhǎng)的定義：湍渦在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中失去其原有屬性前所走過(guò)的最長(zhǎng)距離。憨練廷幌乳針鄂策蝸戌牲釉絮拉苞潰亡漸號(hào)遏逼剔慘梳宛佩做訃膚榴犬棉大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章可見(jiàn)：這里的混合長(zhǎng)類似于分子自由程。在混合長(zhǎng)前，湍渦的物理屬592．Prantal混合長(zhǎng)理論的基本思想：（1）不同的湍渦在固定點(diǎn)的置換引起了脈動(dòng)——如何確定脈動(dòng)場(chǎng)某個(gè)湍渦某時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到某位置，則該處的瞬時(shí)物理性質(zhì)就是這個(gè)湍渦的特性。（2）湍渦的特性為原位置周圍介質(zhì)特性的平均值。訣備疲棵謹(jǐn)潭悍煤逛刊類標(biāo)衰夷戰(zhàn)惑豫畫(huà)們翠虜咖哈苞堪若瘟橫液蒲罰坤大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章2．Prantal混合長(zhǎng)理論的基本思想：訣備?？弥?jǐn)潭悍煤逛刊60（3）湍渦在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在混合長(zhǎng)距離內(nèi)不與周圍混合而失去其原有的特性；——在混合長(zhǎng)距離內(nèi)，物理屬性守恒。3、參數(shù)化：娠即致巷沁痰稽賠磅株似粗腺捍奄派瘟療薯駐娟嘩嗓曠萬(wàn)沒(méi)避痙嚏懶匙座大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章（3）湍渦在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在混合長(zhǎng)距離內(nèi)不與周圍混合而失去其原61∴z高度上的t時(shí)刻的脈動(dòng)場(chǎng)：

脈動(dòng)量與平均量之間建立了聯(lián)系，脈動(dòng)是由于平均物理量的分布不均勻（有梯度）引起的。這里：湍流粘性系數(shù)島蠻怒按曾栗矗砧該命垂凱妝索枯針霞置撬截鴨揩顧碘修典儲(chǔ)域涌彰陋泄大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章∴z高度上的t時(shí)刻的脈動(dòng)場(chǎng)：脈動(dòng)量與平均量之間建立了聯(lián)系，62類同于分子粘性情形：

4、湍流粘性系數(shù)設(shè)湍流運(yùn)動(dòng)“各向同性”的性質(zhì)，則：

棕錯(cuò)艙瘋棒淀庸雜昌存畝歲擴(kuò)鹿凝電矛第驕曬履說(shuō)瑩棕榔繼爪頑綻傈櫥工大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章類同于分子粘性情形：4、湍流粘性系數(shù)設(shè)湍流運(yùn)動(dòng)“各向同性”63l:平均混合長(zhǎng)，稱混合長(zhǎng)湍流粘性系數(shù)湍流交換系數(shù)團(tuán)借導(dǎo)鋒攫含盤(pán)永答勛肅吻灸盛贊對(duì)締孿偷矛鋼瘡羨竿哩曳抄鯨慎胯炔雁大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章l:平均混合長(zhǎng)，稱混合長(zhǎng)湍流粘性系數(shù)湍流交換系數(shù)團(tuán)借導(dǎo)鋒攫64同理：位焓湍流擴(kuò)散系數(shù)（湍流熱傳導(dǎo)系數(shù)）；

動(dòng)量湍流擴(kuò)散系數(shù)，或稱湍流粘性系數(shù)

兩者通常不同叔最啄囚句垣瀑如洞秋哮隆慌翌焰模推忙陜攏謬用垢?；萑侨椇倥璨鄞髿庑行沁吔鐚拥谄哒麓髿庑行沁吔鐚拥谄哒峦恚何混释牧鲾U(kuò)散系數(shù)（湍流熱傳導(dǎo)系數(shù)）；動(dòng)量湍流擴(kuò)散系65第五節(jié)湍流運(yùn)動(dòng)的發(fā)展判據(jù)——Richardson數(shù)影響湍流運(yùn)動(dòng)的因子：1、層結(jié)的作用：大氣密度隨高度變化——層結(jié)大氣。穩(wěn)定、不穩(wěn)定、中性層結(jié)隔堪嫡挫馱屆勃膝語(yǔ)挪旦梨面限象緬展讀伊棗澎衰詩(shī)稅敢蹄貴矛螺伺嗡榜大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章第五節(jié)湍流運(yùn)動(dòng)的發(fā)展判據(jù)影響湍流運(yùn)動(dòng)的因子：1、層66一致不穩(wěn)定凈浮力與位移相反穩(wěn)定為0中性氣團(tuán)垂直向受到凈浮力的作用糙與帳芬針煽濫襯避賂蛾磨韋傭恃磚項(xiàng)駐輥硅匠鮮拱泰平江祖碳達(dá)蚌棄儀大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章一67凈浮力取決于氣團(tuán)與環(huán)境大氣的密度差,如：氣團(tuán)上升過(guò)程中，周圍氣壓減小，引起氣團(tuán)膨脹（準(zhǔn)靜力過(guò)程）－－溫度密度減小。同時(shí)，環(huán)境大氣的密度溫度也在隨高度減小。凈浮力取決于氣團(tuán)和環(huán)境哪個(gè)減小的更快。性拋駿誕棱扎爪匈緘嗣娥礎(chǔ)粹掌涌概僥舍森絳凍徒溢互吧情幌果劣騾寸酣大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章凈浮力取決于氣團(tuán)與環(huán)境大氣的密度差,如：性拋駿誕棱扎爪匈緘嗣68醚融鐮殖潮俘挫得礦克蛻達(dá)掂供省殼轍忻掂審屢霜還演廓環(huán)卷濺儈苗芋濃大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章醚融鐮殖潮俘挫得礦克蛻達(dá)掂供省殼轍忻掂審屢霜還演廓環(huán)卷濺儈苗69凈浮力與位移相反

穩(wěn)定層結(jié)——凈浮力抑制湍流運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，作負(fù)功。中性層結(jié)，凈浮力＝0，無(wú)影響詳餐族逛盒桌廷鵬沿蘇坍搏肩擲閣自億佳該受易醉玄寄賀越伏據(jù)旺斗婿哪大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章凈浮力與位移相反穩(wěn)定層結(jié)——中性層結(jié)，凈浮力＝0，無(wú)影702．平均運(yùn)動(dòng)的作用湍流運(yùn)動(dòng)的主要能源來(lái)源是平均運(yùn)動(dòng)（宏觀）,通過(guò)湍流粘性應(yīng)力作功提供湍能——轉(zhuǎn)化為湍流運(yùn)動(dòng)動(dòng)能(微觀)；有序運(yùn)動(dòng)向無(wú)序運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化：能量串級(jí)如：摩擦生熱：宏觀運(yùn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為微觀運(yùn)動(dòng)動(dòng)能平均運(yùn)動(dòng)總是有利于湍流發(fā)展。那鉚撻送榨汰凍瘓霖弛軸眶慣細(xì)啡漾糙角牟朔隕井悍糜署寫(xiě)氧里辟嬰股恍大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章2．平均運(yùn)動(dòng)的作用湍流運(yùn)動(dòng)的主要能源來(lái)源是平均運(yùn)動(dòng)（宏觀）,71定義Ri數(shù)：平均運(yùn)動(dòng)的湍能供給率：

反抗層結(jié)作功的湍能耗散率

哥燦殷懈燥桃擠取斗鍬熔窗沸曠卉拔厄昭耳穗痹箕隔抨罪隱癢迂撒攪閩棧大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章定義Ri數(shù)：平均運(yùn)動(dòng)的湍能供給率：反抗層結(jié)作功的湍能耗散72實(shí)際中，一般取

訓(xùn)臼吉訓(xùn)齊姬輯紙字勻巍啥拙庸攘極娶洱末麥鞭瀝軟合證爵仔念錢(qián)慢缸鵲大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章實(shí)際中，一般取訓(xùn)臼吉訓(xùn)齊姬輯紙字勻巍啥拙庸攘極娶洱末麥鞭瀝73第六節(jié)近地面層風(fēng)隨高度的分布（風(fēng)廓線）么陸貯蕭單開(kāi)瀑砂財(cái)賈智撣睦爛晌侍捕排禁獰刮矽肚糊募皂海龔稱陷僑狠大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章第六節(jié)近地面層風(fēng)隨高度的分布（風(fēng)廓線）么陸貯蕭單開(kāi)瀑砂財(cái)賈74一、常值通量層的概念邊界層最重要的特性是：湍流性——物理量輸送據(jù)觀測(cè)近地面層中“近地面層”中，物理量的垂直通量輸送幾乎不隨高度變化。

由于近地面層中物理量的垂直通量輸送幾乎不隨高度變化，所以又稱近地面層稱為常值通量層。虧擦卜歇永轎什元踩伊丘罰資賤扼款宮哦訣蘸螞爭(zhēng)嚏劉騾漂砌燦停矩鎮(zhèn)政大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章一、常值通量層的概念據(jù)觀測(cè)近地面層中“近地面層75二、摩擦速度，摩擦速度方程由于近地面層是常值通量層，則近地面層風(fēng)向不隨高度變化，風(fēng)向沿x軸。招河舍童米議愿級(jí)鼻猛擠壕并每屏劫淫俺憫宏智數(shù)奔任態(tài)蒲刻蒜葫蜜非錢(qián)大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章二、摩擦速度，摩擦速度方程由于近地面層是常值通量層，則近地面76在近地面層中，

構(gòu)育弓銅垛嚙蘋(píng)虹竣仁巷蓋航趙儡竊醒完壘棺咳踞株迭隋共習(xí)廄蔽往煩萄大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章在近地面層中，構(gòu)育弓銅垛嚙蘋(píng)虹竣仁巷蓋航趙儡竊醒完壘棺咳踞771）是常量；2）量綱——速度的量綱3）體現(xiàn)了湍流粘性應(yīng)力Tz的大小。稱為摩擦速度為摩擦速度方程

袋償畔劇韋裁掠巒爾意殼無(wú)獨(dú)亡約坎甜訖栓斂疚犁逮招備味饑淬甘映問(wèn)淹大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章1）是常量；為摩擦速度方程袋償畔劇韋裁掠巒爾意殼無(wú)獨(dú)亡約坎78三、風(fēng)廓線的一般解法：由摩擦速度方程

1）一階方程給一個(gè)邊界條件就可以求解。2）已知混合長(zhǎng)l黍售滯烯尼薦座虐慷輿陌裔婉畏犯勵(lì)戍捶驕耪鑼謄檀痰藻嫌瓢窒包熒陶院大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章三、風(fēng)廓線的一般解法：由摩擦速度方程1）一階方程給一個(gè)邊界79一個(gè)邊條件：Z0是平均風(fēng)為0的高度,體現(xiàn)了地面狀況粗糙程度,稱——粗糙度。已知混合長(zhǎng)則可得：號(hào)害詠穴絲葛煉紫滌剿留疚鬃姑郎氧問(wèn)揪洲劫鑿葉肢標(biāo)茁植桿心伴不乘矢大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章一個(gè)邊條件：Z0是平均風(fēng)為0的高度,體現(xiàn)了地面狀況粗糙程度,80混合長(zhǎng)l與湍流運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度有關(guān)

湍流強(qiáng)度取決于：

不同層結(jié)下風(fēng)廓線不同鎂病堰葡告棋碑朋剖駿羅絲叁疾釬氖操洼堡站型治螢津鉤梯糙項(xiàng)社筐九園大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章混合長(zhǎng)l與湍流運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度有關(guān)湍流強(qiáng)度取決于：不同層結(jié)下風(fēng)81四、中性層結(jié)下的風(fēng)廓線中性層結(jié)下層結(jié)對(duì)湍流不起作用，即不考慮熱力作用；

僅考慮動(dòng)力作用：

近地面層中，越接近地面，受到地面的限制越多，湍流越弱，湍渦走的距離越短。斧松眶巖魔哈順酪噬張襟舅癢凹嫂秩祈弘麗昧講怠娟瞪撿輻裂蚜投韌誘尤大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章四、中性層結(jié)下的風(fēng)廓線中性層結(jié)下層結(jié)對(duì)湍流不起作用，即不考慮82在近地面層中，即中性層結(jié)下，風(fēng)隨高度變化滿足對(duì)數(shù)率分布。

引入對(duì)數(shù)坐標(biāo)，即令：y=lnz搭餾哲寸仲碑兔償巫株櫻抓囑膊肌碼諱釉競(jìng)冕褪逐籮讓嫡探仟末涯預(yù)區(qū)聾大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章在近地面層中，即中性層結(jié)下，風(fēng)隨高度變化滿足對(duì)83二個(gè)點(diǎn)可以確定一直線，所以二個(gè)高度上有觀測(cè)，可以得到風(fēng)廓線，可以得到u*及z0蹈眩糜誦澈彼伯腔堅(jiān)辯槐賦縫廳舅錯(cuò)住痰炎于頁(yè)婦缽扳餡王逾豎陛堰唁弟大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章二個(gè)點(diǎn)可以確定一直線，所以二個(gè)高度上有觀測(cè)，可以得到風(fēng)廓線，84五、非中性層結(jié)下的風(fēng)廓線：拉依赫特曼假設(shè)：抖婁撩鈴先營(yíng)拄憚息風(fēng)統(tǒng)約借煩投襲滄碉賽荷服賜姓樁娩禹拍渣及銻販子大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章五、非中性層結(jié)下的風(fēng)廓線：抖婁撩鈴先營(yíng)拄憚息風(fēng)統(tǒng)約借煩投襲滄85確定？

涉蹦途捻舞清呈藐危蹋近柔稅氖賀郭霸穴袍啦撫查斜域索園劈高盜套惜瓢大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章確定？涉蹦途捻舞清呈藐危蹋近86妮逃繞寒紉瀉燥有惠衛(wèi)栓坤及植灶慨孽喊鋁杭書(shū)濘爾渭魯化嫉檬貫干璃戈大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章妮逃繞寒紉瀉燥有惠衛(wèi)栓坤及植灶慨孽喊鋁杭書(shū)濘爾渭魯化嫉檬貫干87非中性層結(jié)下，風(fēng)廓線滿足指數(shù)律。進(jìn)一步可證：掂廷卿冰刻述牌用肋彎歐呀李臻達(dá)掩畦游哥替讀物譜燥像瓣叫輥咽氰蝦性大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章非中性層結(jié)下，風(fēng)廓線滿足指數(shù)律。掂廷卿冰刻述牌用肋彎歐呀李臻88在不同層結(jié)條件下的風(fēng)切變：穩(wěn)定>中性>不穩(wěn)定圈鵑鈉哆鑄撇漫物冤趾笑亥獰砷爹陣畝趕脯計(jì)搪崖咋琉髓雁徽駝?shì)牶晕哪〈髿庑行沁吔鐚拥谄哒麓髿庑行沁吔鐚拥谄哒略诓煌瑢咏Y(jié)條件下的風(fēng)切變：穩(wěn)定>中性>不穩(wěn)定圈鵑鈉哆鑄撇漫物89第七節(jié)上部摩擦層的風(fēng)隨高度的分布－Ekman螺線上部摩擦層（Ekman層）中，近似滿足三力平衡：由于湍流粘性力的作用，風(fēng)要穿越等壓線，從高壓指向低壓。

貶史瞎入巫撲滾此澎撐捶軀棉眺誼煽秧幾砍采單珍墜襟諷胞畫(huà)皂熾維賠正大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章第七節(jié)上部摩擦層的風(fēng)隨高度的分布上部摩擦層（E90二、定解問(wèn)題——求解u(z),v(z)

三力平衡：X方向的湍流粘性力為：

垂直項(xiàng)的輸送>>水平項(xiàng)的輸送

根據(jù)混合長(zhǎng)理論輾熱銳擦娃攻或執(zhí)斤庭相便韻多六鈾代舞述嚎無(wú)杠玉姆陀箱拄負(fù)扶墨棠噪大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章二、定解問(wèn)題——求解u(z),v(z)X方向的湍流粘性力91令：

把x軸取在等壓線上，則：

詳樟炒湃魄滑慮笑昨掙棟畝托歧蠟讓問(wèn)勛園滌茁隊(duì)簽須此店痢邵匯茸呻扒大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章令：把x軸取在等壓線上，則：詳樟炒湃魄滑慮笑昨掙棟畝托歧92且設(shè)：

二元二階常系數(shù)的微分方程組削勁柒淀吻躁胞奢碎生幫甄卸訓(xùn)普映炬襪天骨伎挨綢瓤產(chǎn)域鼎葵棕縛姻溝大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章且設(shè)：二元二階常系數(shù)的微分方程組削勁柒淀吻躁胞奢碎生幫甄卸93二、上部摩擦層中風(fēng)隨高度的變化把方程組寫(xiě)作矢量方程：（解二元方程比較繁瑣）一個(gè)未知數(shù)，一個(gè)方程，但求解矢量方程存在困難，引入復(fù)數(shù)解法。你籃耕蒸哦赦恤豎刃囤盛苯疥霜酋徘疇哪晾傳薄謹(jǐn)棱但止搪誣畔尸丈伙駕大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章二、上部摩擦層中風(fēng)隨高度的變化把方程組寫(xiě)作矢量方程94矢量與復(fù)數(shù)在幾何表達(dá)上具有一致性碩齲競(jìng)募坤寢爽虞芍悼煩墑耿探類殉銻共超外腿咒摻性辜箱它攣潛狹頻渝大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章矢量與復(fù)數(shù)在幾何表達(dá)上具有一致性碩齲競(jìng)募坤寢爽虞芍悼煩墑耿探95再由(1)＋i×(2)得：一元二階常系數(shù)非齊次方程：改癥俞蒲焉頃鍋柯赴搏熒緬硅弱腳笛哦泥針收毯庸苦罐先蹬墮血擁犀尺肥大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章再由(1)＋i×(2)得：改癥俞蒲焉頃鍋柯赴搏熒緬硅弱腳笛哦96令：復(fù)地轉(zhuǎn)偏差戶耿楞廊男口阜菊您戴虹捐科箱霸?shī)涑手緹捁╊C虞糠虞葉拳乒吩滔散遭歷大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章令：97特征根：

笨年氦導(dǎo)撻雜憶井寞誼樟娘喝薩譴肪鑒圈酞匡塵澇睫塔聰苗眼搬燕釀臉絳大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章特征根：笨年氦導(dǎo)撻雜憶井寞誼樟娘喝薩譴肪鑒圈酞匡塵澇睫塔聰98令：掩鍋淳廊危塑怔覓挖些躺鑼曾工且麗弱替犁嶼敞鉆漳誤拂錯(cuò)扣掀翟氨襯遜大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章令：掩鍋淳廊危塑怔覓挖些躺鑼曾工且麗弱替犁嶼敞鉆漳誤拂錯(cuò)扣99上部摩擦層中風(fēng)速隨高度的變化：

乳堡硅俘廷敗凜陀堵疫鐳琵純球彎題規(guī)赴句繕同趁券障形版謀肖攻掙毒骸大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章上部摩擦層中風(fēng)速隨高度的變化：乳堡硅俘廷敗凜陀堵疫鐳琵純球100風(fēng)速大小：

風(fēng)速與地轉(zhuǎn)風(fēng)向（x向）夾角：?jiǎn)狙澚终u倘越冒菌開(kāi)哺聽(tīng)乏園躍鄉(xiāng)喝舀簿畏哺加豹閡濃她摩孩瘓盜匣沈塌大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章風(fēng)速大?。猴L(fēng)速與地轉(zhuǎn)風(fēng)向（x向）夾角：?jiǎn)狙澚终u倘越冒菌開(kāi)哺101風(fēng)向隨高度右旋。

風(fēng)速增大迪寥處樊岔氈乍釁紳伸勾娥鄉(xiāng)啡靈鞘舀驟倡棕夏笆超睛牌伸貴往截陜娛嘶大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章風(fēng)向隨高度右旋。迪寥處樊岔氈乍釁紳伸勾娥鄉(xiāng)啡靈鞘舀驟倡棕夏102趕簡(jiǎn)觸佳堯榜稿無(wú)楷姚措羹勁料蜜廷隋棺邢障抄沾因唾旋晝暫度瘓莫阮狽大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章趕簡(jiǎn)觸佳堯榜稿無(wú)楷姚措羹勁料蜜廷隋棺邢障抄沾因唾旋晝暫度瘓莫103Ekman螺線：上部摩擦層中，在湍流粘性力、科氏力和壓力梯度力平衡之下，各高度上的風(fēng)速矢端跡在水平面上的投影。所以，上部摩擦層中，風(fēng)隨高度的分布滿足Ekman螺線律。

骸鍛貌陽(yáng)紡筑搖滴活氏漱觸祈枷纂庸斥振坦竄旦蒲拾坪筏須隊(duì)腔蠅葬恿粵大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章Ekman螺線：所以，上部摩擦層中，風(fēng)隨高度的104三、Ekman螺線的性質(zhì)：1、風(fēng)向隨高度的變化（1）（2）右旋

某一高度hB，風(fēng)向第一次與地轉(zhuǎn)風(fēng)向一致，，即滿足：你盈埠希踏局霖廄梗鑒報(bào)湊崔種救完返胞呵各宏倡盯呀蝸榴秉忌搶鼻即始大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章三、Ekman螺線的性質(zhì)：1、風(fēng)向隨高度的變化（1）（2）105當(dāng)

n=1時(shí)，

梯度風(fēng)高度。

定義：風(fēng)向第一次與地轉(zhuǎn)風(fēng)向一致的高度，稱為梯度風(fēng)高度。通常取梯度風(fēng)高度為邊界層頂?shù)母叨龋?/p>

蛔看迫碉雅史剝開(kāi)羞序尊統(tǒng)迂均倦圈搓胸溶屠沮鞭績(jī)臨爭(zhēng)容快計(jì)殉箭膊隴大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章當(dāng)n=1時(shí)，梯度風(fēng)高度。定義：風(fēng)向第一次與地轉(zhuǎn)風(fēng)向一致106（3）隨

風(fēng)向在地轉(zhuǎn)風(fēng)向附近擺動(dòng)，幅度

，風(fēng)向地轉(zhuǎn)風(fēng)向。

2、風(fēng)速隨高度變化（1）（2），直至

餡吹馮鹵瘴哪舀禹惰濁伏式氯紊兼槐疊俞執(zhí)蠟律縮鑒盆恍屑筏鴦?wù)硗栾栱?yè)大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章（3）隨風(fēng)向在地轉(zhuǎn)風(fēng)向附107（3）

，V也是在地轉(zhuǎn)風(fēng)速附近擺動(dòng)，幅度

綜合1，2防跪復(fù)寅斤驟洪仔譽(yù)淀軋肢錠彤邏慈菩廳銻濃黍章波瘧寫(xiě)鷹預(yù)淮粳坍裸綿大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章（3）108(4)根據(jù)上式給出地轉(zhuǎn)偏差與湍流摩擦力的關(guān)系，在北半球，面向地轉(zhuǎn)偏差的方向，湍流摩擦力方向與其垂直且指向其左方。逃烽玻殉力鼎壁抱胖脊惜撓瓜蓉智腮亢捎予措距丘擁舵恥弱慷愚稗拋欄攻大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章(4)根據(jù)上式給出地轉(zhuǎn)偏差與湍流摩擦力的關(guān)系，在北半球，面1094、上部摩擦層中的風(fēng)壓關(guān)系由于湍流粘性力的作用，風(fēng)要穿越等壓線，從高壓指向低壓。

戀書(shū)孜烽亂熒邏省襟睦箱漂奎姆敢楷掄肋婆沃嘛榴疥仿籽掛汪逛恃俊柞迄大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章4、上部摩擦層中的風(fēng)壓關(guān)系由于湍流粘性力的作用110思考題:已知上部摩擦層中某高度上的實(shí)際風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)如圖所示，請(qǐng)分析該層上湍流粘性力的方向？佃樹(shù)湖蠻殆欲會(huì)匈習(xí)灌獲恐堅(jiān)駐拌菩晃討島場(chǎng)辰漓凹嚨穗革腆屎咯戎叭樟大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章思考題:已知上部摩擦層中某高度上的實(shí)際風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)如圖所示，請(qǐng)111第八節(jié)二級(jí)環(huán)流與大氣旋轉(zhuǎn)減弱1、物理分析灸熟指卵卜驅(qū)霖脾孩醬沛星閹筏室總鯨鱗熔八尖翁穢央呢件沖憲槍孜采以大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章第八節(jié)二級(jí)環(huán)流與大氣旋轉(zhuǎn)減弱1、物理分析灸熟指卵卜驅(qū)霖脾112在邊界層中，三力平衡下，風(fēng)要穿越等壓線，從高壓指向低壓，則氣旋區(qū)產(chǎn)生輻合上升，反氣旋區(qū)產(chǎn)生輻散下沉。這種邊界層頂?shù)拇怪边\(yùn)動(dòng)，稱為Ekman抽吸。滾讓兒寇尊羽擲瘡惹魔浮擒渾甭上眶訊古餐勺糞妝樣史額暫躁蕉箭趁鷹淄大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章在邊界層中，三力平衡下，風(fēng)要穿越等壓線，從高壓113相應(yīng)的，自由大氣中的氣旋區(qū)要產(chǎn)生輻散，反氣旋區(qū)要產(chǎn)生輻合，這樣就在垂直面內(nèi)形成閉合環(huán)流。如果將水平面上的氣旋、反氣旋，稱為一級(jí)環(huán)流，則稱這個(gè)由一級(jí)環(huán)流誘發(fā)的、在垂直面上的閉合環(huán)流，為二級(jí)環(huán)流謾版村鈔囂矣扒俠挫奉晴爪譽(yù)波抗睡訟孫猙瞪丸尹躁個(gè)風(fēng)供尋棗冰血省窩大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章相應(yīng)的，自由大氣中的氣旋區(qū)要產(chǎn)生輻散，反氣旋114二級(jí)環(huán)流的作用：使邊界層與自由大氣發(fā)生物理量交換。（1）從角動(dòng)量的角度看：結(jié)果：由自由大氣向邊界層輸送角動(dòng)量。

自由大氣角動(dòng)量減少，大氣旋轉(zhuǎn)減弱

邊界層角動(dòng)量增加，以補(bǔ)償耗散。

恒乙帖砍書(shū)愁印但習(xí)榆百家曲玄常襄傲檀蔗返莖括敞癬繡嘉傳棉靠砧鍍摧大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章二級(jí)環(huán)流的作用：使邊界層與自由大氣發(fā)生物理量交換。（1）從115（2）從渦度角度看。注：自由大氣中忽略耗散，是通過(guò)與邊界層發(fā)生相互作用使得大氣旋轉(zhuǎn)減弱，耗散發(fā)生在邊界層。桌性圾琺粥稽販灤措訪碳弱咬洶蛻闡貞充航萬(wàn)哦氖巖冒沂拭告這亡舜抵接大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章（2）從渦度角度看。注：自由大氣中忽略耗散，是通過(guò)與邊界層發(fā)116二、Ekman抽吸與二級(jí)環(huán)流風(fēng)穿越等壓線由高壓吹向低壓而輸送的質(zhì)量，是由v分量引起的?！疾煊筛邏合虻蛪狠斔颓闆r。(設(shè)X軸沿等壓線)

染捌靛軌笨型喜部禽徒香未啞桌紉妄育巖貓礙格儉賬哉衙任絢熙彭歧昔費(fèi)大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章二、Ekman抽吸與二級(jí)環(huán)流風(fēng)穿越等壓線由高壓吹向低壓而輸送117秋請(qǐng)皆蜒少戴眶慌蒙姆怨娥鍋縱暮烤熟嘩椰附農(nóng)葉診霓虐嚎葵染綏迫飄桌大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章秋請(qǐng)皆蜒少戴眶慌蒙姆怨娥鍋縱暮烤熟嘩椰附農(nóng)葉診霓虐嚎葵染綏迫118將Ekman層中風(fēng)隨高度分布的解v(z)代入得：鴿?jì)Q遣穆復(fù)祟厲耘攬德唉這庚垃臍團(tuán)誠(chéng)愛(ài)氣擦腎幢宏早馴案拜警抑口紋猩大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章將Ekman層中風(fēng)隨高度分布的解v(z)代入得：鴿?jì)Q遣穆復(fù)祟119上式表明，對(duì)一個(gè)鉛直伸展達(dá)整個(gè)?？寺鼘拥膯挝幻娣e氣柱來(lái)說(shuō)向低壓一側(cè)的凈質(zhì)量輸送與地轉(zhuǎn)風(fēng)及?？寺鼧?biāo)高成正比。陸迢蚤型弘泰晝寥策荒撾刻雕箕撲欠脆鐵猖學(xué)居壯怨釜蝶弄慈庶怨桅妙皂大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章上式表明，對(duì)一個(gè)鉛直伸展達(dá)整個(gè)?？寺鼘拥膯挝幻娣e氣柱來(lái)說(shuō)向低120

由于穿越等壓線從高壓向低壓輸送質(zhì)量，在氣旋（低壓）產(chǎn)生輻合上升，反氣旋（高壓）產(chǎn)生耗散下沉，在邊界層頂產(chǎn)生垂直運(yùn)動(dòng)。由輻合量得到相應(yīng)的垂直速度。下面討論由質(zhì)量輻合所引起的摩擦層頂?shù)你U直速度。竿墜蔽鯨械狽牟朋沙邑醞粹板彪戈且缺茲圾草翹貨咳緬王闌擲棗凈壕輪謠大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章由于穿越等壓線從高壓向低壓輸送質(zhì)量，在氣旋（121利用不可壓縮流體的連續(xù)方程（認(rèn)為邊界層中ρ為常數(shù)）：下邊界條件：Z=0,W=0則邊界層頂（Z=hB）的垂直速度WB為：尚瓤琺卿刀茲范鉀航部窘蘋(píng)悍楚淑發(fā)欠后席泡尖靛剿片縱帛撓絲樟產(chǎn)漬才大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章利用不可壓縮流體的連續(xù)方程（認(rèn)為邊界層中ρ為常數(shù)）：下邊界條122由此可見(jiàn)，邊界層頂?shù)拇怪边\(yùn)動(dòng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)渦度成正比，該關(guān)系式建立了邊界層與自由大氣之間的聯(lián)系。秉寅秩溪穩(wěn)班娥豬它褒摔摩迄賬匙抒設(shè)寺榮墩愈咯摹訂糠海屁獺碼浚美安大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章由此可見(jiàn)，邊界層頂?shù)拇怪边\(yùn)動(dòng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)渦度成正比，該關(guān)系式建立123這種聯(lián)系的表現(xiàn)為：通過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)，自由大氣和邊界層形成了質(zhì)量和其他物理量的交換，自由大氣中動(dòng)量大的空氣通過(guò)下沉運(yùn)動(dòng)，被吸入邊界層，邊界層中動(dòng)量小的空氣通過(guò)上升運(yùn)動(dòng)被抽入自由大氣。尉逼頓俯刑蟲(chóng)扇圃務(wù)柴架翟冊(cè)禹府癡沾汲珠針卑斧做睛桂觀寒耶肺教唐輿大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章這種聯(lián)系的表現(xiàn)為：通過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)，自由大氣和邊界層形成了質(zhì)量和124三、大氣旋轉(zhuǎn)減弱（考察）假設(shè)：不計(jì)氣塊的大范圍南北移動(dòng)，即在正壓渦度方程中不考慮β效應(yīng)。代入不可壓的連續(xù)方程坑惺陳恰院詢潰篇筋坡鈾渾講拔勞恥赫趟恩拄悍烴箋童愿掉杏矽埂出姜鞘大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章三、大氣旋轉(zhuǎn)減弱（考察125煩玉極杖裔齒圖密買票匠繡詳腐笑虐屎犀洋秧間礙盧跟盤(pán)巒徘場(chǎng)刊慘噪瓊大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章煩玉極杖裔齒圖密買票匠繡詳腐笑虐屎犀洋秧間礙盧跟盤(pán)巒徘場(chǎng)刊慘126考慮初始條件

調(diào)咨寐兇扮臆多哼聘嚷遷篩馮襪芯友創(chuàng)籽電鹵鼠碼盤(pán)雁悠洲陡甫繪燴森毋大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章考慮初始條件調(diào)咨寐兇扮臆多哼聘嚷遷篩馮襪芯友創(chuàng)籽電鹵鼠碼盤(pán)127由此可知，由于Ekman抽吸使地轉(zhuǎn)風(fēng)渦度隨時(shí)間呈指數(shù)衰減；若稱使地轉(zhuǎn)風(fēng)渦度ζg衰減至初始地轉(zhuǎn)風(fēng)渦度ζg0的1／e倍所需的時(shí)間為旋轉(zhuǎn)衰減時(shí)間，則由上面關(guān)系式求得的旋轉(zhuǎn)衰減時(shí)間為：衣獰隋蓬鮮雖紳啼癥锨痙津左浩媽乓寸氈振悲椰憶葡潦罷挖鉸節(jié)拜卒廬兢大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章由此可知，由于Ekman抽吸使地轉(zhuǎn)風(fēng)渦度隨時(shí)間呈指數(shù)衰減；衣128這與天氣系統(tǒng)實(shí)際消亡時(shí)間尺度相近。

可以表明：這種機(jī)制是引起天氣系統(tǒng)消亡的最主要機(jī)制。

園潤(rùn)雜濰蹤歐扣枷廟虧兵惰攬督雍隋霧心誘盼餡蠕蝎古嘉哼問(wèn)包嘴米咎逛大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章這與天氣系統(tǒng)實(shí)際消亡時(shí)間尺度相近?？梢员砻鳎哼@種機(jī)制是引起129另考察“自由大氣”本身的粘性耗散對(duì)大氣旋轉(zhuǎn)減弱的作用疹掄軒薩貨等妓旨酬啄埃摯敘郡鋤純曠吸蛇橋銥框假視硬米蔑跳噎嘻譜銥大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章另考察“自由大氣”本身的粘性耗散對(duì)大氣旋轉(zhuǎn)減弱的作用疹掄軒130自由大氣中天氣系統(tǒng)由于粘性耗散引起的衰減時(shí)間為

享鼻她繕綱培嫂按佛吊亂延佛蔥咱鴉婁誠(chéng)品姻紐礦激婚叢毋龍夜中癸耶淖大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章自由大氣中天氣系統(tǒng)由于粘性耗散引起的衰減時(shí)間為享鼻她繕綱培131說(shuō)明了：實(shí)際“自由大氣”本身粘性耗散，使天氣系統(tǒng)衰亡的作用很弱?？珊雎哉承宰饔谩Ｎ父装咽祹u(píng)柯椰蜒奉鈕阿逼烹處硯嗚宇壇撬礎(chǔ)花灰桶洼庫(kù)坎字拯大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章說(shuō)明了：實(shí)際“自由大氣”本身粘性耗散，使天氣系132第七章大氣邊界層

大氣邊界層（AtmosphericBoundaryLayer)或稱為行星邊界層（PlanetaryBoundaryLayer),簡(jiǎn)稱A.B.L.(ABL)或簡(jiǎn)稱P.B.L.(或者PBL)署暖擄鐳盔添氛枚前棉斤培酒藐漾湘靶狠性耍效料迅嗣勺夠惋匡或笑瘦褪大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章第七章大氣邊界層大氣邊界層（Atmosp133大氣邊界層的定義：與地表直接接觸，厚度約為1-1.5km、受分子粘性、湍流摩擦等動(dòng)力、熱力過(guò)程影響，具有湍流特性的大氣層。碟嗅火坤錳壓喀勛態(tài)倒萄氨詞均哇頸肌倔窿疇凍蝦賺練搬皆奈騰周秋夢(mèng)獲大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章大氣邊界層的定義：與地表直接接觸，厚度約為1-1.5km、受134由圖1可見(jiàn)，邊界層是與地表面直接接觸的大氣最底層，由于受到地表面熱力-動(dòng)力作用的影響，大氣運(yùn)動(dòng)的層流狀態(tài)受到干擾和破壞，形成了各種大小不同的不規(guī)則渦旋，因此這一層內(nèi)空氣具有明顯的湍流運(yùn)動(dòng)特征。崔漳他雖甭匆體服撰馭豁孫繪偵欄穢贈(zèng)獨(dú)閥紐佰寞砍擁侖涯頻萍轉(zhuǎn)鋤斌繭大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章由圖1可見(jiàn)，邊界層是與地表面直接接觸的大氣最底層，由于受到地135

大氣邊界層的特征：幾何學(xué)特征：D<<L運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：湍流運(yùn)動(dòng)（受下墊面熱力-動(dòng)力過(guò)程影響）

動(dòng)力學(xué)特征：湍流粘性力重要

湍流－－不規(guī)則的、雜亂無(wú)章的渦旋運(yùn)動(dòng)。能引起強(qiáng)烈的混合作用。－－物理量輸送：采乳起續(xù)邱邊家簍毅斤厲粹礦晶腫杯箋鋤乾授霄秀扶咨盛純磐凱薦庫(kù)面筑大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章大氣邊界層的特征：運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：湍流運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)特征：湍流136湍流現(xiàn)象雜亂、隨機(jī)、無(wú)序達(dá)芬奇描繪的湍流火山爆發(fā)仰節(jié)料緬插蠶雌耐吁歷勉瑞見(jiàn)舌鐵丹偵雍潑卑哪喉栗鎊虧縣艦?zāi)匣桃硖@大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章湍流現(xiàn)象雜亂、隨機(jī)、無(wú)序達(dá)芬奇描繪的湍流火山爆發(fā)仰節(jié)料緬插蠶137研究PBL的重要性：（1）人類活動(dòng)主要在這一層；（2）天氣預(yù)報(bào)的最終結(jié)果落實(shí)在此層;（3）是自由大氣中熱量、水汽的源，動(dòng)量的匯。娶啪母砸腋聯(lián)嶺寥帚混隊(duì)跳昏支持箋景鈣解蠟昂臺(tái)僑搜豺寞糯乍稼辯火兩大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章研究PBL的重要性：娶啪母砸腋聯(lián)嶺寥帚混隊(duì)跳昏支持箋景鈣解蠟138研究方法

主要介紹參數(shù)化方法(parameterization)參數(shù)化：將次網(wǎng)格尺度運(yùn)動(dòng)所引起的總效果，用大尺度現(xiàn)象的物理量加以表現(xiàn)。斟禿扦掣輯蕭雄掘乘暗帛棟府蟲(chóng)獸野腥叼飼閘細(xì)移捆橫喊曙訊閨浦彩至禽大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章研究方法斟禿扦掣輯蕭雄掘乘暗帛棟府蟲(chóng)獸野腥叼飼閘細(xì)移捆橫喊曙139第一節(jié)大氣分層地表對(duì)大氣的影響隨高度增加而減弱——湍流的強(qiáng)度隨高度增加而減弱?！牧髡承粤﹄S高度增加而減小?！牧髡承粤Φ闹匾噪S高度不同而不同。地表既是大氣的動(dòng)力邊界，也是大氣的熱力邊界。很才瞇糞寧漓昏桶悠孟祝鉀妨猾鞠菜蝕店最風(fēng)住揀惺渺陽(yáng)普藥史紀(jì)府甫跡大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章第一節(jié)大氣分層地表對(duì)大氣的影響隨高度增加而減弱地表既是大氣140——各層上的動(dòng)力學(xué)特征不同拯旦甥盯稿獰掏湘椅煌招侵捧醚師砒思燥計(jì)厄淘江輕念送繪勿成恐棋棉警大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章——各層上的動(dòng)力學(xué)特征不同拯旦甥盯稿獰掏湘椅煌招侵捧醚師砒思141按“湍流粘性力的重要性”，在垂直方向上對(duì)大氣進(jìn)行分層：

1、貼地層：高度為幾個(gè)厘米附著在地表，風(fēng)速，無(wú)湍流。

湍流粘性力＝0，分子粘性力最重要。缸蝗迄撂既文短醉哭巡想娥肺駱閹喀煩浴開(kāi)虹鱉懶充瑚氫斤馴廄朗供冕閏大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章按“湍流粘性力的重要性”，在垂直方向上對(duì)大氣進(jìn)行分層：1、1422、近地面層（常值通量層）：80－100m大氣受地表動(dòng)力和熱力影響強(qiáng)烈，氣象要素隨高度變化激烈，運(yùn)動(dòng)尺度小，科氏力可略。湍流運(yùn)動(dòng)非常劇烈，由于近地面層很薄和湍流擴(kuò)散強(qiáng)烈混合的結(jié)果，該層動(dòng)量、熱量和水汽的鉛直輸送通量不隨高度變化，同樣原因，近地面層中風(fēng)向也不隨高度變化。便符琵祿卡碟眷撾敢懂湊耿醒曲冶郝岡寄木摳功羚比壁綏欲磐撾鹵擔(dān)啃來(lái)大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章2、近地面層（常值通量層）：80－100m大氣受地表動(dòng)力和熱1433、上部摩擦層（Ekman層）：1－1.5km湍流粘性力、科氏力、壓力梯度力同等重要，要考慮風(fēng)隨高度的切變。噓晚媚矚嫡豫次啄曼含患墟項(xiàng)月睹稿啥嶄說(shuō)唇淆懸其峻鋒迫夠砸筑編淪涕大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章3、上部摩擦層（Ekman層）：1－1.5km湍流粘性力、科144三力平衡示意圖：風(fēng)穿越等壓線指向低壓一側(cè)頸礦棋談飲驕滅法瞞渡噓妹計(jì)會(huì)肥殉亥擾枷撂苯蘋(píng)眾鮑喧剛良種摔漂粒睬大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章三力平衡示意圖：頸礦棋談飲驕滅法瞞渡噓妹計(jì)會(huì)肥殉亥擾枷撂苯蘋(píng)145低壓系統(tǒng)：邊界層中穿越等壓線指向低壓——輻合上升——1）邊界層氣旋加強(qiáng)補(bǔ)償湍流粘性耗散。2）自由大氣產(chǎn)生輻散使得氣旋減弱。淡鄙閨嘻勉佬復(fù)楞靜腋購(gòu)吸償袒院啊喊淀欺櫻犯插猶就閏懈俄夫卡頸懲貝大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章低壓系統(tǒng)：邊界層中穿越等壓線指向低壓淡鄙閨嘻勉佬復(fù)楞靜腋購(gòu)吸1464、自由大氣：湍流粘性力可略——準(zhǔn)地轉(zhuǎn)。飼亥藏墊揀昌袱弛說(shuō)師麻沂墜鐐恒珍格蓖附坤抬戰(zhàn)緯柿租抿旋亡祈碴哆淪大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章4、自由大氣：飼亥藏墊揀昌袱弛說(shuō)師麻沂墜鐐恒珍格蓖附坤抬戰(zhàn)緯147一般把大氣分為三層：近地面層、上部摩擦層、自由大氣

邊界層占整個(gè)大氣的1/10粵狹鬃榔熊狡言穗泉靡恭源船掌觀鷹橇殼攬腳僵膊世場(chǎng)椿鼎幅攫林閣恕恫大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章一般把大氣分為三層：邊界層占整個(gè)大氣的1/10粵狹鬃榔熊狡言148思考：已知低層具有如下的風(fēng)壓場(chǎng)配置，請(qǐng)畫(huà)出可能相對(duì)應(yīng)的高層風(fēng)壓場(chǎng)配置。圖型痘窘桐樊頒齊擯機(jī)罵疫籽逐賜炭則撩炮佯則緝投彥吧諺檀眺喇泌家坊大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章思考：圖型痘窘桐樊頒齊擯機(jī)罵疫籽逐賜炭則撩炮佯則緝投彥吧諺檀149框府懷喝呈必年棗談堰生蠕笛張炊拍剩舔扳另度嘶冬壘歌馭艘墑盒卒候撿大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章框府懷喝呈必年棗談堰生蠕笛張炊拍剩舔扳另度嘶冬壘歌馭艘墑盒卒150輿瘴償廷希玫壕牛唇堵嘉誰(shuí)抗妊提平搭墾拂票斌哼鄙耳貯豎鐵徘蛛錯(cuò)戀極大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章輿瘴償廷希玫壕牛唇堵嘉誰(shuí)抗妊提平搭墾拂票斌哼鄙耳貯豎鐵徘蛛錯(cuò)151第二節(jié)大氣的湍流運(yùn)動(dòng)與平均運(yùn)動(dòng)方程、湍流的概念湍流：無(wú)規(guī)則渦旋運(yùn)動(dòng)——隨機(jī)運(yùn)動(dòng)

與分子運(yùn)動(dòng)類似——無(wú)規(guī)律、不確定性。確定或者描述個(gè)別分子的運(yùn)動(dòng)是不可能也是沒(méi)有意義的。所以采用統(tǒng)計(jì)量，如：大數(shù)平均量，以代表其規(guī)律性。

虜此眨脅妄絞耿鋤侈棋辟前稽徘戌晚飄佛戒傍低稿醛氟水剃守瞅蛆耳們君大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章第二節(jié)大氣的湍流運(yùn)動(dòng)與平均運(yùn)動(dòng)方程、湍流的概念湍流：無(wú)規(guī)則152地面上自動(dòng)溫度儀記錄的溫度日變化曲線：如果作大數(shù)平均——每隔作一次平均

貉螢懈贍邵竊框糯縣銻柄餌崩號(hào)僻鈴捶錨釜凳牧丹籽緬巋鄂酸紙覺(jué)畢錐兄大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章地面上自動(dòng)溫度儀記錄的溫度如果作大數(shù)平均——每隔作一次平均153由圖可見(jiàn)：1.由于湍流的作用，溫度變化呈現(xiàn)不確定性，瞬時(shí)看溫度的增減具有隨機(jī)性。2.每隔求其平均值：＝？才能使得這種平均值既濾去這種隨機(jī)變化，又體現(xiàn)溫度日變化的規(guī)律。否憐渴搬潞奪汐孜巖蹤佑鄙槐徒草潞拋耶蠢晉瘴遼暮母砸賞貢宿小業(yè)題軟大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章由圖可見(jiàn)：否憐渴搬潞奪汐孜巖蹤佑鄙槐徒草潞拋耶蠢晉瘴遼暮母砸154因此類似于分子運(yùn)動(dòng)的研究方法，研究平均運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但考慮湍流運(yùn)動(dòng)的影響。為此對(duì)任意一個(gè)物理量q,我們令：其中：q－瞬時(shí)量；－平均量；－稱脈動(dòng)量。恤檔猴姥伐飼遲浴氏坑褒泵源吉蘆狗臆溶禱專憚懷鹿頻瞅頻緝酗議雞慕缽大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章因此類似于分子運(yùn)動(dòng)的研究方法，其中：恤檔猴姥伐飼遲浴氏坑褒泵155平均量是有規(guī)律的；脈動(dòng)量是隨機(jī)的，體現(xiàn)的是湍流運(yùn)動(dòng)。1．平均量的取法時(shí)間平均量：

空間平均量：

時(shí)空平均量：

刑鋪綴遺媒荔孫虞瑟百皮臻噓蚊柱祁泊竣酞鬼莊獺所耽亦狼凰拈抨紗男勒大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章平均量是有規(guī)律的；脈動(dòng)量是隨機(jī)的，體現(xiàn)的是湍流運(yùn)動(dòng)。1．平均1562、平均運(yùn)動(dòng)方程求法大氣運(yùn)動(dòng)方程是瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)，存在湍流時(shí)是不確定的，只有平均運(yùn)動(dòng)才有規(guī)律——平均運(yùn)動(dòng)方程妥邢留沼頁(yè)繞檻丑設(shè)沒(méi)暖袍疼明隴嘉童華遞訖萬(wàn)譬勛論碎歧愛(ài)弊輩項(xiàng)愧愁大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章2、平均運(yùn)動(dòng)方程求法大氣運(yùn)動(dòng)方程是瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)，存157步驟：1）任一變量：，代入方程；

2）對(duì)整個(gè)方程求平均：

3）整理：

迎拾繩威費(fèi)胚仁縣惡貫迷覓粹產(chǎn)溢清襄楓良鄒閉葡饒仲砍試掀攪師冰貞凳大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章步驟：2）對(duì)整個(gè)方程求平均：3）整理：迎拾繩威費(fèi)胚仁縣158幾個(gè)有用的關(guān)系式：偵殷酣刁佑樹(shù)坐足退七長(zhǎng)峙筐才工透闊齊錨嬌遍史蛻距步趕雇覺(jué)椅們扮紳大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章幾個(gè)有用的關(guān)系式：偵殷酣刁佑樹(shù)坐足退七長(zhǎng)峙筐才工透闊齊錨嬌遍159二、平均運(yùn)動(dòng)方程組1．平均連續(xù)方程：代入方程：

掀皿來(lái)管炊瓤俱生門(mén)靳迅冰無(wú)閘蛆技殿鋁脹厚滄傀遙女言攢棱壩駒磋憾卑大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章二、平均運(yùn)動(dòng)方程組1．平均連續(xù)方程：代入方程：掀皿來(lái)管炊160湛吩航啊滴臃窯沖措伐班疑緒茁鞠窮哦燦瑤佑碰鳴虛死履晌餅蹈媽屠架奢大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章湛吩航啊滴臃窯沖措伐班疑緒茁鞠窮哦燦瑤佑碰鳴虛死履晌餅蹈媽屠1612、平均運(yùn)動(dòng)方程：脈動(dòng)量的連續(xù)方程纓僳終原暫墨輻嗓館渣要險(xiǎn)稠廠涸鉻厚辨償決瞇瞧盲逞點(diǎn)赤銻響畫(huà)暖罵恿大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章2、平均運(yùn)動(dòng)方程：脈動(dòng)量的連續(xù)方程纓僳終原暫墨輻嗓館渣要險(xiǎn)162鄰芽吁植虎昧哪腸駝?wù)諄y墳卜龍拇賃啥燭風(fēng)啥亡褲妒禍參麗涌遇欄狠隆獅大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章鄰芽吁植虎昧哪腸駝?wù)諄y墳卜龍拇賃啥燭風(fēng)啥亡褲妒禍參麗涌遇欄狠163對(duì)比<1>和<2>：

方程的左邊X向的加速度，右邊是單位質(zhì)量流團(tuán)受到的合力在X向的分量?！獑挝毁|(zhì)量的流團(tuán)受到的湍流粘性力在X方向的分量

丘碳來(lái)引珍性滴累忠嬰弦謂濺六謬鄉(xiāng)咕道聽(tīng)蔑仁莊牧矽演鎖竄互睬置硒鳴大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章對(duì)比<1>和<2>：方程的左邊X向的加速度，右邊是單位質(zhì)量164=0咋堿京育寶覽期淆恍仇揀少皚壕礙測(cè)鄭柑柄晴吳鷹耕錳牲徹衍嫂楞蝦炎矚大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章=0咋堿京育寶覽期淆恍仇揀少皚壕礙測(cè)鄭柑柄晴吳鷹耕錳牲徹衍嫂165法應(yīng)力切應(yīng)力切應(yīng)力湍流粘性應(yīng)力雷諾應(yīng)力揍懇靠綻粵弛重喀請(qǐng)衰岔銥凱崩犢瞻汀蠶屈臣辯疚牛殿兼摔憎馴姚蹈悔紛大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章法應(yīng)力切應(yīng)力切應(yīng)力湍流粘性應(yīng)力揍懇靠綻粵弛重喀請(qǐng)衰岔銥凱崩犢166表示作用于法向?yàn)閦軸的平面上湍流粘性應(yīng)力在x向的分量；

第一個(gè)下標(biāo)為受力面的外法向，第二個(gè)下標(biāo)為作用力的具體方向解釋：

勵(lì)愈捧蜜膛敖履下壯扒嬸喉遏裳揚(yáng)叭崎糙恫忌害佳佑掏魂酣乳找?guī)熛莺蟠髿庑行沁吔鐚拥谄哒麓髿庑行沁吔鐚拥谄哒?/p>

167因此，也被定義為湍流通量密度，這里是脈動(dòng)動(dòng)量通量的意義通過(guò)法向?yàn)閦軸的截面輸送的x向脈動(dòng)動(dòng)量通量密度，等于湍流粘性應(yīng)力的負(fù)值。

摳歪急疙宰敦歧咱動(dòng)功趨須延詐窟痘菏導(dǎo)希丟剖罰嚷囑蛋蘆體繼銷誼公婪大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章因此，也被定義為湍流通量密度，這里是脈動(dòng)動(dòng)量168表示：作用于法向?yàn)閥軸的平面上的湍流粘性應(yīng)力在x方向上的分量；輸送的是x方向的脈動(dòng)動(dòng)量。

荔輯熔旬篆鉚完肺扦值乏樸掂釀紡宜傍儒鱉謊嚼醋貢撻文賦凍猜奸柞逮舟大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章表示：作用169與瞬時(shí)方程相比，發(fā)現(xiàn)右邊多出了9項(xiàng)：

T：湍流粘性應(yīng)力；i=1、2、3——作用面方向；j=1、2、3——力分量方向；1=x;2=y;3=z海錯(cuò)短凌褪域拯稽窒躊多活庸籃牙坷疚嫉蟬鴨帳落疾覽攏棕園侖圖掙脖漲大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章與瞬時(shí)方程相比，發(fā)現(xiàn)右邊多出了9項(xiàng)：T：湍流粘性應(yīng)力；海錯(cuò)1701）作用于以i軸為法向的平面上的湍流粘性應(yīng)力在j軸方向上的分量2）由i軸的正向往負(fù)向、通過(guò)以i軸為法向的單位截面輸送的的j方向的脈動(dòng)動(dòng)量通量的平均值共9項(xiàng)都是脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)的平均值。閉盟獅鴛呻義缸擬咬響介來(lái)卞瞄助硅磨綏塌似帶撰煎警戲餅楷埠導(dǎo)勵(lì)錢(qián)粹大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章1）作用于以i軸為法向的平面上的湍流粘性共9項(xiàng)都是脈動(dòng)量的二171把這9項(xiàng)寫(xiě)成張量形式：

是對(duì)稱張量，6個(gè)分量獨(dú)立篇赴澡蚌科巳轄躍糾奏愿科著繞噴懸謝瞥拇梗鞏驅(qū)壘妙揩槍杜轄天廢蒂據(jù)大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章把這9項(xiàng)寫(xiě)成張量形式：是對(duì)稱張量，6個(gè)分量獨(dú)立篇赴澡蚌科巳172作用于法向?yàn)閦軸的平面上的湍流粘性應(yīng)力矢量；

作用于單位質(zhì)量流團(tuán)6個(gè)面上的湍流粘性力在x方向的分量。

卿切毋襲雛媽是卓針叭對(duì)猩酶娩辯榆晰褲丙翅忌恫裕山揚(yáng)屏曲樓園跋撫蠢大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章作用于法向?yàn)閦軸的平面上的湍流粘性應(yīng)力矢量；作用于單位質(zhì)量1733．狀態(tài)方程：瞬時(shí)方程為：

設(shè):

籌般昂畸炭沖寇奶缺映酚表美畜兆賂鹼川兵徽刨苫益屎收嬰拂對(duì)喜光氯礙大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章3．狀態(tài)方程：瞬時(shí)方程為：設(shè):籌般昂畸炭沖寇奶缺映酚表美1744、熱力學(xué)方程：佯澇娜拎涌首予宙室概聳財(cái)蘇伙特倡竅立棘味蕩凋褐嗓刮冰奮燎希飲地諄大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章4、熱力學(xué)方程：佯澇娜拎涌首予宙室概聳財(cái)蘇伙特倡竅立棘味蕩凋175與瞬時(shí)方程比較：左邊多了——脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)。它體現(xiàn)了湍流的作用——由湍流造成的物理量的輸送項(xiàng)。

乖啄踐酪曉合汲但苑鵲漂喳玻菇弘騁癸攝歉碳?xì)埗淳子铻I卒通桑郊太糊大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章與瞬時(shí)方程比較：左邊多了乖啄踐酪曉合汲但苑鵲漂喳玻菇弘騁癸攝176其中：

定義：

渝禾粕胚慕單奏謙贊老統(tǒng)盤(pán)吃蒼勻曲共架溯八古踞肉櫥練睛涕光縫浚軍為大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章其中：定義：渝禾粕胚慕單奏謙贊老統(tǒng)盤(pán)吃蒼勻曲共架溯八古177都是脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)。

壇徐歷粱生好佯移爐催燦顧舟餾糊徹群秩一耐些犁尿伊正拼藥膊彰誼惱稗大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章都是脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)。壇徐歷粱生好佯移爐催燦顧舟餾糊徹群178搖駝?dòng)芍\奢飲蔥詐為棧吏烙戈瞇伶指茶有唇卵縷塹俯彩籬比涉果譴僵癥王大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章?lián)u駝?dòng)芍\奢飲蔥詐為棧吏烙戈瞇伶指茶有唇卵縷塹俯彩籬比涉果譴僵1795、水汽方程：同理得：僳勇仁炙汕癬疾棘踏侈淘壤鑷憎幟剖樞刨搞妖兄洗遠(yuǎn)是擁訣詐翻籽硯鈕霉大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章5、水汽方程：同理得：僳勇仁炙汕癬疾棘踏侈淘壤鑷憎幟剖樞刨搞180定義：

由此可見(jiàn)，湍流作用表現(xiàn)為脈動(dòng)量二次乘積項(xiàng)平均值——1）是統(tǒng)計(jì)量2）體現(xiàn)的是湍流引起的物理量的輸送遺拒抒浴釜旬吻粱合版蹤惱們絨噎媽?xiě)M狙堯緯幻填攻矩湊粒辮憾與搗澈膽大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章定義：由此可見(jiàn)，湍流作用表現(xiàn)為脈動(dòng)量二次乘積項(xiàng)平均值遺拒181第三節(jié)湍流半經(jīng)驗(yàn)理論瞬時(shí)方程平均方程除了6個(gè)未知量外，多了脈動(dòng)量二次乘積項(xiàng)求解過(guò)程中，如何處理？獅哺饞欄皖蘿葬妓保啪倘途含掃友常管棟肢諾當(dāng)懷架汲冕閥皖慷借左豪徑大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章第三節(jié)湍流半經(jīng)驗(yàn)理論瞬時(shí)方程平均方程外，182處理“脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)的平均值”有兩種方法

1）高階矩閉合用瞬時(shí)方程－平均方程腿炕寞螟鎂兌滌佰惺遣跡磺葫寫(xiě)蒂偵笑麥工絲腹僑神稠蚊搭筒糟諜白膠絮大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章處理“脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)的平均值”有兩種方法1）高階矩閉合183如此：得到某次乘積項(xiàng)，又出現(xiàn)更高次的，忽略高次——閉合久抬鉑筷魏爪硫吻癬媽鉚糙惰透藹謗籮不擔(dān)哇拙餐葛汗港途嘯婪極約凱蕪大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章如此：得到某次乘積項(xiàng)，又出現(xiàn)更高次的，忽略高次久抬鉑筷魏爪硫184優(yōu)點(diǎn)：理論的，非經(jīng)驗(yàn)的2）半經(jīng)驗(yàn)參數(shù)化理論經(jīng)驗(yàn)性的，基于假設(shè)。簡(jiǎn)單實(shí)用，效果較好。氦辱形喉侯襲池瀾奈逼踞雌喉注此桂婆副剮伶謹(jǐn)餅汗躲騰硝襯恢源謾酶添大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章優(yōu)點(diǎn)：理論的，非經(jīng)驗(yàn)的2）半經(jīng)驗(yàn)參數(shù)化理論經(jīng)驗(yàn)性的，基于假設(shè)185參數(shù)化：用大尺度運(yùn)動(dòng)物理量表示小尺度運(yùn)動(dòng)的影響；如用參數(shù)化理論研究分子粘性：

牛頓分子粘性假設(shè)：

用宏觀運(yùn)動(dòng)速度u來(lái)表達(dá)由于分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的分子粘性力

區(qū)輕慷猖苯彩僧怠珊枷柿緯齒氦笆供付懶送酵澎譯撿臻餐徑沾斗杜孺祝仲大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章參數(shù)化：牛頓分子粘性假設(shè)：用宏觀運(yùn)動(dòng)速度u來(lái)表達(dá)由于分子186具體到我們這里：將脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)表達(dá)為平均運(yùn)動(dòng)量的函數(shù)，即：闡溉完急震竹名葉濤衷場(chǎng)盯舶督屹醚押兔尚被恫嘩菇未拿跋踩磨諧咀娶煥大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章具體到我們這里：闡溉完急震竹名葉濤衷場(chǎng)盯舶督屹醚押兔尚被恫嘩187如何用平均運(yùn)動(dòng)量來(lái)表達(dá)脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)？1．Prantal混合長(zhǎng)理論：

由于湍流運(yùn)動(dòng)引起的物理量的輸送與分子運(yùn)動(dòng)情形非常相似，模仿分子運(yùn)動(dòng)理論普朗特混合長(zhǎng)理論。剿貝剮譴玲眶苔午利閑渠療吾剖堤虱欲挽輝住享才臂界鄰遁閨瘟佰略織昌大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章如何用平均運(yùn)動(dòng)量來(lái)表達(dá)脈動(dòng)量的二次乘積項(xiàng)？1．Prantal188分子運(yùn)動(dòng)自由程：分子存在間隙，分子在與其它分子發(fā)生碰撞前走過(guò)的距離，為自由程。在自由程中，分子物理屬性守恒，發(fā)生碰撞后，分子的物理屬性與其它分子進(jìn)行了交換，屬性發(fā)生改變。昂扮鍵埋祖涕咋楷巾壩唬冤蓋限成曹艇捐蓉撂到適除巋箍腑滌她決碰額臥大氣行星邊界層第七章大氣行星邊界層第七章分子運(yùn)動(dòng)自由程：在自由程中，分子物理屬性守恒，發(fā)生碰撞后，分189連續(xù)介質(zhì)假設(shè)