近地面风速湍流内尺度的直接测量

作     者：张世泰 吴晓庆 吴骕 韩亚娟 郭一鸣 苏昶东 杨期科 Zhang Shitai;Wu Xiaoqing;Wu Su;Han Yajuan;Guo Yiming;Su Changdong;Yang Qike

作者机构：中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学研究生院科学岛分院安徽合肥230026 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2022年第42卷第12期

页      面：66-73页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家自然科学基金(91752103) 

主　　题：大气光学 湍流 内尺度 湍流动能耗散率 大气稳定度 功率谱 热线风速仪 超声风速仪 

摘      要：利用单通道恒温热线仪获取采样频率为4000 Hz的风速脉动数据,得到包括含能区、惯性子区以及耗散区的完整风速脉动功率谱。基于功率谱分析法得到近地面大气风速湍流内尺度和湍流动能耗散率随时间的变化规律,分析湍流内尺度和湍流动能耗散率与大气稳定度的相关性,并与三维超声风速计的测量结果进行比较。结果表明:近地面湍流动能耗散率在10^(-4)~10-1 m^(2)/s^(3)之间,内尺度在10^(-3)~10^(-2) m之间;当大气处于稳定条件时,湍流平均动能耗散率为0.0146 m^(2)/s^(3),平均内尺度为0.0089 m;当大气处于不稳定条件时,湍流平均动能耗散率为0.0592 m^(2)/s^(3),平均内尺度为0.0077 m。由于功率谱分析法是直接测量湍流内尺度,因此计算的内尺度最为准确。