基于新型高频声学多普勒流速剖面仪的河口近底部边界层观测初探

摘要

河口物质输运、能量交换与底边界层内的水动力过程密切相关,底边界层参数(如切应力、拖曳系数)的确定至关重要。挪威Nortek公司生产的新型声学多普勒流速剖面仪AD2CP相比传统ADCP具有高频、低噪的优点,可用于高频(16Hz)流速剖面观测,而被广泛应用于底边界层观测的ADV只能测量单点高频流速。本文采用AD2CP在长江口南槽最大浑浊带区域进行座底式观测,并与同步近底部三脚架上ADV的观测结果进行对比。结果表明,使用AD2CP测得的近底部平均流速与ADV的测量结果吻合良好;使用惯性耗散法计算了底切应力,基于ADV的单点高频流速数据计算结果为2.16×10^-2~5.69×10^-1 N/m^2,基于AD2CP的结果为2.09×10^-2~4.26×10^-1 N/m^2,二者范围大致相当。在此基础上,基于AD2CP数据计算出摩阻流速为4.55×10^-3~2.06×10^-2 m/s、底拖曳系数范围为1.84×10^-4~2.49×10^-3,与ADV的计算结果基本一致。此外,由于AD2CP可以获得高频的流速剖面数据,优于单点ADV,具备观测近底部边界层参数和边界层内湍流剖面的潜力。