变化涡动粘性系数的Ekman动量近似模式风场结构

摘要

在边界层动力学中,涡动粘性系数是影响边界层风场结构的一个重要参数.本文利用边界层动力学中的Ekman动量近似理论,给出了涡动粘性系数随高度缓变条件下的Ekman动量近似边界层模式解,着重讨论了边界层的风场结构、水平散度、垂直涡度以及边界层顶部的垂直速度.结果分析表明:与常值涡动粘性系数情况相比,在边界层低层随高度增加的涡动粘性系数可以导致低层边界层风速随高度迅速增加,即风速垂直切变增加,同时风速矢与地转风之间的夹角减小.惯性项作用可以导致上述作用在气旋性区域减小、而在反气旋性区域增大. 随高度增加的涡动粘性系数导致水平散度绝对值、垂直涡度绝对值以及边界层顶部的垂直速度绝对值在气旋性区域减小,而在反气性旋区域增大.涡动粘性系数与惯性项之间的非线性相互作用是边界层动力学中重要过程.