平坦非均匀地面对流边界层的准定常态

用大涡模拟方法研究对流边界层大气对非均匀地面条件的适应性。研究限于无风、平坦地形条件 ,地面热通量在一个水平方向作非均匀变化 ;平均地面热通量为 0 .15K·ms- 1、非均匀性变化幅度为 0 .0 5K·ms- 1;地面非均匀性的尺度在 2 0km之内。模拟结果表明 ,在充分长的时间后 ,边界层达到一种适合于地面条件的准定常态。这种准定常态和向其过渡的过程中 ,水平平均的边界层廓线性质 ,如平均位温廓线、垂直热通量廓线等几乎与平坦均匀地面的结果相同 ,或差异极小。地面非均匀性的主要作用是使边界层动能增大 ,并以地面非均匀性变化方向的动能增加为主。边界层动能以一种振荡衰减的形式向其准定常态过渡。可以引入边界层平均动能达到其第 1个峰值所需的时间tc 和准定常态无因次动能 Eeq为这一过渡过程的 2个特征量。此 2个特征量与地面非均匀性尺度的定性关系是 ,非均匀性尺度越大 ,过渡时间tc 越长 ,达到的准定常态无因次动能 Eeq也越大。