大氣邊界層
靠近地球表面的大氣層區域
大氣邊界層是靠近地球表面的大氣層區域,高度大致為300~1000米。
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靠近地球表面、受地面摩擦阻力影響的大氣層區域。大氣流過地面時,地面上各種粗糙元,如草、沙粒、莊稼、樹木、房屋等會使大氣流動受阻,這種摩擦阻力由於大氣中的湍流而向上傳遞,並隨高度的增加而逐漸減弱,達到某一高度后便可忽略。此高度稱為大氣邊界層厚度,它隨氣象條件、地形、地面粗糙度而變化,大致為。
從流體力學角度看,大氣邊界層氣流(即風)有如下特點:
①風速隨高度增加而逐漸增大 風速在地表面等於零,而在大氣邊界層外緣同地轉風速度相等。變化規律可用經驗公式表示:
式中為離地面處的風速; 為在離地面處某參考點的風速;為冪指數,隨地面粗糙度和溫度而變化。加拿大的A.G.達文波特根據現場觀測,得出幾種典型地貌的 值(見表)。
②湍流結構 在大氣邊界層中,大氣流動具有很大的隨機性,基本上是湍流流動,其結構可用湍流度、雷諾應力、相關函數和頻譜(見湍流理論)等表示,氣流湍流度可達20%。