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南京信息工程大学 夏俊荣 xiajunr03@126.com第十一讲大气边界层探测技术简介大气垂直分层整个大气的基本能源是太阳辐射，而太阳辐射的大部分是穿过大气后再被地面吸收，然后通过边界层湍流输送给大气 气团实际上就是全球不同地区与下垫面平衡的边界层 霜、露和最高最低温度预报，实际上都是边界层预报 雾发生在边界层中 污染物大部分被阻挡在边界层中作物在边界层中生长，花粉在边界层中输送和扩散 到达自由大气的全部水汽，都是依靠边界层输送上去的 云中的凝结核也是通过边界层输送上去的 雷暴和飓风的发展要依靠边界层输送湿的空气 大约50％的大气动能被耗散在边界层中 海上大气边界层风切变是海洋的主要能源之一 …...……大气边界层又称行星边界层，是指存在着湍流性特征的低层大气，是大气与下垫面直接发生相互作用的层次。湍流是边界层大气的主要运动形态，对地表面与大气间的能量、热量、水汽及其它物质的输送起着重要的作用。地球表面热力强迫的日变化通过湍流混合扩散使得边界层中气象要素呈现日周期的循环。 大气边界层一般可分为二层，近地层和上面的Ekman层。近地层又称表面层（SurfaceLayer），是边界层的最低层，直接与地表接触，受地面强烈影响的一层大气，其厚度约比整个行星边界层小一个量级，因行星边界层厚度变化一很大，故近地层厚度变化也大，一般几十米，这是平均情况；在近地层，大气受地球表面的动力和热力的强烈影响，气象要素随高度激烈变化，运动尺度小，柯氏力可略去不计；由于近地层很薄，可以近似地认为该层中动量、热量和水汽的铅直湍流输送通量几乎不随高度变化，即，其为常通量层。Ekman层是大气边界层的上层，在Ekman层，湍流粘性力和柯氏力及气压梯度力同等重要什么是湍流？——湍流现象§1大气边界层的特点及湍流量的表征方法典型边界层的结构及其日变化（Stull,1988）§2近地层气象塔测量中国科学院大气物理所 325米气象塔（北京） 15层§2近地层气象塔测量——平均量测量仪器的安装高度§2近地层气象塔测量——平均温度廓线的测量石英晶体温度元件及测量原理框图§2近地层气象塔测量——平均风速廓线的测量§2近地层气象塔测量——平均湿度廓线的测量湿度传感器结构示意图§2近地层气象塔测量——温度脉动量的测量§2近地层气象塔测量——风速脉动量的测量热线风速仪超声风速温度仪双向风标和三轴风速表超声风速温度仪§2近地层气象塔测量——湿度脉动量的测量Lyman-α湿度计原理示意图§3大气边界层廓线测量系留气艇系留气球 （飞艇）系留探空仪系留探空仪工作原理示意图§4其它手段中央監視局（気象庁/東京）VaisalaLAP®-3000BoundaryLayerWindProfiler中国海洋大学车载非相干多普勒测风激光雷达系统海大车载多普勒测风激光雷达的典型观测结果边界层飞机探测
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