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1998年南海季风爆发期间近海面层大气湍流结构和通量输送的观测研究

         

摘要

Turbulent fluxes have been measured on the marine surface layer from Xisha air-sea flux tower during SCSMEX (The South China Sea Monsoon Experiment) in May 14~June 22, 1998. The preliminary results of fluctuation and gradient measurements of wind velocity, air temperature and moisture at the air-sea flux tower are presented. Intensities of turbulence are estimated to the values of σu/*S-/u@=0.096, σv/*S-/u@=0.066 and σw/*S-/u@=0.045 respectively at about 10 m high during the measured period. The drag coefficient CD of momentum transfer is approximated by the expression 103CD=0.003U210+0.020U10+0.836. And vertical fluxes of momentum, latent and sensible heat obtained from the eddy correlation or profile method are shown with various statistical quantities of turbulence structure such as friction velocity u* and aerodynamic roughness height z0.%1998年5月14日至6月22日,在西沙永兴岛近海铁塔上进行了一次海-气通量观测试验,观测期包括了西南季风爆发前、爆发、爆发后风速加强等几个阶段。这次试验获得该年西南季风爆发的天气特征以及由涡度相关法、廓线法计算的动量、感热、潜热通量及湍流强度等一些统计量分布。分析结果表明,观测期湍流强度σu、σv、σw与平均风速之比为0.096、0.066、0.045;在近中性条件下(z/L≈0),各相似函数基本为常数,σu/u*≈ 3,σv/u*≈2,σw/u*≈1.25;在稳定条件下u、v、w三方向σ/u*近似相等;在稳定与不稳定条件下σt/t*随稳定度参数z/L的变化趋势相似,但符号相反。摩擦速度u*随风速的变化接近于关系式u*=0.029U10+0.006(U10为10 m高度30 min平均风速),空气动力粗糙度长度z0变化在0.01~0.35 mm之间。观测期动量通量变化在0.05~0.30 N/m2之间,季风爆发期明显增大;曳力系数CD平均为1.12×10-3,它随平均风速变化可以表示为关系式103CD=0.003U210+0.020U10+0.836或103CD=0.056U10+0.732。感热通量由海洋输向大气,平均值为7.8 W/m2,数值在0~15 W/m2之间变化,季风爆发后明显增大;潜热通量数值一般变化于50~200 W/m2,白天中午数值较高,夜间较低。季风爆发后也明显增大。观测期间鲍恩比(Bowen Ratio)日平均为0.05左右。

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