長時間以來,測定和計算下墊面和近地大氣易之同的動量、熱量和物質傳輸的方法主是依據梯度擴散理論,其原因是這種方法不但具有一定的物理基礎,同時實際套用1時也簡單方便,在算通量時,它只需要某物理屬性的部線分布,而這是比較容易測定的。
原理
梯度擴散的普遍形式可表示為：
梯度擴散
梯度擴散
梯度擴散
梯度擴散式中 是某物理屬性s的通量密度， 是共擴散係數， 是其濃度梯度。
在近地大氣層中，動量、熱量和水蒸氣通量的梯度擴散計算方法可用下列公式表示：
梯度擴散
梯度擴散
梯度擴散
梯度擴散
梯度擴散
梯度擴散
梯度擴散
梯度擴散
梯度擴散式中 相應為空氣應力（動量輸送）、熱量和水汽通量， 為平均空氣密度（應為乾空氣和水汽密度之和）， 為平均風速、位溫和比濕， 為空氣定壓比熱， 為水汽潛熱係數，z為高度， 為動量、熱量和水汽的湍流擴散係數，它們取決於風的切熱和熱力層結，即：
梯度擴散
梯度擴散
梯度擴散
梯度擴散
梯度擴散其中s代表m、h或W，k是Von Karman常數，取值為0.4； 為摩擦速度；d為零面位移高度； 為無因次穩定度 的函式， ，L為Monin-Obukhov長，定義為：
梯度擴散其中g為重力加速度。
研究進展
梯度擴散微氣象研究的一個重要方面,就是在尋求 的經驗函式形式。目前大多數近地層物理硏究所採用的是所謂Dyer- Businger公式：
梯度擴散（1）中性條件下（ ）：
梯度擴散
梯度擴散（2）不穩定條件下（ ）：
梯度擴散
梯度擴散（3）穩定條件下（ ）：
梯度擴散