小兴安岭森林下垫面湍流特征研究

摘要

利用中国气象局五营森林生态监测站内梯度观测塔上的涡度相关资料,分析森林下垫面湍流动力特征(湍流强度、湍流标准差等),并计算了零平面位移(d)、空气动力粗糙度长度(z_(0))和动量拖曳系数(C_(D))。结果表明:研究区域全年以西南风为主,仅在夏季出现较多东北风。生长季(5—9月)湍流强度较强,非生长季(10月至次年4月)湍流强度较弱,水平风速的平均湍流强度为0.4,垂直风速的平均湍流强度为0.16。d和z_(0)均有明显的季节变化,且一致表现为生长季高,非生长季低的趋势,d和z_(0)平均值分别为18.56 m和1.21 m。不稳定条件时,三维风速的标准差均符合1/3次方相似规律;近中性条件时,无量纲三维风速标准差σ_(i)/u(i=u,v,w)在春季分别为2.81、2.73、1.20,夏季为2.62、2.53、1.10,秋季为2.63、2.51、1.14,冬季为2.74、2.54、1.17。温度和湿度的标准差在不稳定条件符合-1/3次方相似规律,春季拟合的系数分别为2.06和2.67,夏季为2.45和2.18,秋季为1.94和2.85,冬季为1.96和3.00。C_(D)在弱不稳定达到峰值,整体平均值为9.8×10^(-3),随粗糙度近似呈线性增长。