大氣邊界層物理學

大氣邊界層物理學

大氣邊界層物理學是研究在大氣邊界層中所發生的物理現象的學科,是大氣物理學的一個分支。大氣邊界層是指離地面1~2公里範圍的大氣層最底下的一個薄層,它是大氣與下墊面直接發生相互作用的層次,它與天氣、氣候以及大氣環境研究有非常密切的關係。

簡介

大氣邊界層物理學大氣邊界層物理學

大氣邊界層物理學是研究在大氣邊界層中所發生的物理現象的學科,是大氣物理學的一個分支。

大氣邊界層中,氣象要素分布具有一定的特點,如近地面層的氣溫、水汽含量和風速的鉛直梯度特別大;風速隨高度變化有其特殊規律等等。

邊界層的大氣,既要受氣壓梯度力、科里奧利力和湍流粘性力的作用,又要受地面的摩擦作用和由輻射引起的溫度分布不均勻性的影響,運動非常複雜,具有渦旋和可壓縮流體的湍流特徵,故大氣邊界層物理是建立在大氣湍流理論基礎上的。

大氣邊界層是指離地面1~2公里範圍的大氣層最底下的一個薄層,它是大氣與下墊面直接發生相互作用的層次,它與天氣、氣候以及大氣環境研究有非常密切的關係。由於人類的生命和工程活動絕大多數都是發生在這一層次內,所以大氣邊界層的研究又與工業、農業、軍事、交通、以及城市規劃生態環境保護等緊密相關。

物理內容

大氣邊界層物理的主要內容包括:大氣邊界層中的湍流特徵;邊界層中各物理量(如動量、熱量、水汽等)的湍流輸送氣溶膠二氧化硫二氧化碳等的湍流擴散;大氣邊界層內風、溫度、濕度等氣象要素的鉛直分布及隨時間的變化規律;大氣邊界層的輻射傳輸,以及蒸發、霜、露等諸天氣現象等問題。

探測儀器

大氣邊界層物理需要一些非常規的氣象儀器來進行探測,如氣象塔上安裝的能測量溫度、風速等大氣特性的儀器,能對這些氣象要素的脈動(頻率約每秒幾周至每分幾周)快速回響的儀器,和直接測量邊界層通量的儀器等。在遙感儀器中,聲雷達和調頻連續波雷達都是探測邊界層的有力工具。

地面的摩擦作用,使大氣邊界層成為大尺度運動動能的匯。地面的物理量,如動量熱量、水汽含量等,向自由大氣的輸送,都要通過邊界層。從這種意義上講,大氣邊界層又是向大氣輸送物理量的源。因此關於大氣邊界層的物理知識,對大尺度天氣過程的演變、長期預報和氣候理論等問題的研究,都是很重要的。

大氣邊界層物理的發展,還與國民經濟和國防建設的發展密切相關。例如:高建築物的風負荷;波在湍流大氣中的傳播;對於原子、化學、細菌戰爭的防護;飛彈、火箭運行的氣象保障,新式兵器現場使用的氣象條件的研究;隨著工業發展而出現的大氣污染,大氣公害問題的研究;農作物生長的氣象條件的研究等;都與大氣邊界層物理的研究有關。

《大氣邊界層物理學》

根據中國科學院研究生院院發教字〔2008〕287號“中國科學院研究生院關於公布2007-2008學年優秀、優良課程的通知”,我所胡非、高志球研究員主講的研究生課程《大氣邊界層物理學》,榮獲中國科學院研究生院2007-2008學年優秀課程。

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