热带季节雨林湍流特征研究

论文摘要

本文以西双版纳热带季节雨林林冠及林冠附近大气为研究对象,应用2003～2005年涡度相关系统数据资料,以及常规梯度观测的风速、风向、温度等相关资料,对热带季节雨林林冠层风、温的分布特征进行了初步分析;并通过近地层尺度参数和Richardson数法对林冠上大气稳定度分布状况做了比较分析,进而初步分析了热带季节雨林林冠附近大气湍流的特征量。结果表明:1、西双版纳热带季节雨林年平均风速,以及雾凉季夜间平均最低温度是其特有植被类型存在的重要的限制因子。在雾凉季和干热季夜间大气层结稳定以及温度存在较大的日较差等独特气候特征,有利于植物进行有机物质的积累,有助于热带季节雨林的碳积累;2、湍流强度分析的结果表明,在热带季节雨林,进行湍流测量的条件并不是任何时刻都能完全满足。湍流强度随着平均风速的变化而变化,当平均风速>0.5m/s后,湍流强度趋于稳定,建议将平均风速>0.5m/s作为有效数据筛选的条件之一。另外,湍流系数表现出显著的日变化。湍流特征量随z/L变化似乎更符合指数函数的形式;在某些情形下,热带季节雨林表现出与平坦均一下垫面类似的湍流特征;3、大气稳定度日变化特征在夜间大气层结多表现为稳定状态,而在昼间大气层结多呈现不稳定状态;不同的季节和年之间稳定状态存在差异,反应了不同阶段太阳辐射角度,强度的变化对大气的稳定度的影响。显示了本地区的大气稳定状况主要受热力因子的控制。4、Richardson数的日变化特征反映出,西双版纳热带季节雨林在昼间湍流发育良好,夜间基本没有湍流的存在,昼间大气层结不稳定,气流垂直切变大,从平均运动中释放的湍流动能多,有利于湍流的发展,夜间大气层节稳定度高,抑制了湍流的产生。实测的Ri与z/L的关系在理论函数附近波动,不是简单的线性关系,其对应关系较之均匀平坦下垫面复杂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 研究现状
• 第二章 研究概况
• 2.1 研究地区概况
• 2.2 研究内容
• 第三章 理论和方法
• 3.1 常规气象数据测量及涡度相关数据测量
• 3.2 相关的计算公式及物理基础
• 3.2.1 Monin-Obkhov相似理论的基本参数
• 3.2.2 大气稳定度参数
• 3.2.3 湍流强度
• 3.2.4 湍流系数
• 3.3 观测方法
• 3.3.1 仪器设置
• 3.3.2 数据处理方法及分类标准
• 第四章 热带季节雨林风、温垂直分布特征
• 4.1 风速时空分布特征
• 4.1.1 风速分布年变化特征
• 4.1.2 风速梯度分布日变化特征
• 4.2 热带季节雨林林冠风向分布特征
• 4.3 热带季节雨林温度分布特征
• 4.3.1 气温年变化特征
• 4.3.2 气温日变化特征
• 4.4 热带季节雨林林冠层热力效应分布特征
• 4.4.1 林冠温度与相同高度气温分布特征
• 4.4.2 林冠温度与相同高度气温差分布特征
• 4.4.3 林冠上、下气温分布特征
• 4.4.4 热带季节雨林林冠上、下气温差分布特征
• 4.5 小结
• 第五章 热带季节雨林湍流特征量统计分析
• 5.1 湍流强度特征分析
• 5.2 湍流系数特征分析
• 5.3 主要通量参数与近地层尺度参数（z/L）关系
• 5.4 通量日变化特征
• 5.5 无量纲速度分量的方差与近地层尺度参数（z/L）关系
• 第六章 热带季节雨林林冠大气稳定度特征
• 6.1 林冠大气稳定度频率分布特征
• 6.2 林冠上大气稳定度频率分布季节变化特征
• 6.3 Richardson数法稳定度分类与近地层稳定度参数分类结果比较
• 第七章 Richardson数日变化特征及与近地层尺度参数关系
• 7.1 Richardson数日变化特征
• 7.2 Richardson数与近地层尺度参数z/L关系
• 第八章 讨论
• 8.1 西双版纳热带季节雨林热力特征
• 8.2 西双版纳热带季节雨林湍流特征量及变化规律
• 8.3 西双版纳热带季节雨林大气稳定特征及变化规律
• 8.4 西双版纳热带季节雨林 Richardson 数日变化特征及与 z/L 关系
• 第九章 结论
• 参考文献
• 文章情况
• 附录
• 致谢