太湖湖—气界面动量和水热交换系数研究

作     者：曹正达 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李旭辉;肖薇

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 

主      题：太湖 交换系数 动量 水汽 热量 时空变化 

摘      要：湖泊通过与大气之间的水汽和热量交换影响局地和区域气候。在湖泊模型中,通常采用质量传输方程计算动量、感热以及潜热通量,其中最为关键的问题是湖泊与大气之间动量和水热交换系数参数化方案。本研究利用2014年太湖中尺度通量网5个湖泊观测站点的涡度相关和小气候观测资料,研究太湖与大气界面动量、感热以及水汽交换系数的时空变化特征,并分析了动量和水热交换系数的影响因素。本文主要研究结果如下：(1)太湖动量和水热交换系数春夏季高、秋冬季低。由于各站点月平均风速的数值(3.9-5.2 m/s)均处在湖面动力学平滑和粗糙两种流体特征转换风速范围内(2.5-5.5 m/s),因此交换系数与风速的关系存在潜在的不确定性。(2)太湖湖-气界面动量交换系数存在一定空间差异：西部风浪区(大浦口站)最大;水面开阔的南部湖区(小雷山站)和中部湖区(平台山站)次之;水流受到抑制的东部沉水植物区(避风港站)最小。不同湖区的热量和水汽交换系数差异较小。(3)在10m高度处风速小于4 m/s时,交换系数随风速增加而迅速减小;风速5-6 m/s时,交换系数达到最小值;而后随着风速增强趋于稳定。受水深和风浪区限制,相同风速条件下海洋参数化方案会低估太湖交换系数,低风速条件下低估更为明显。随着大气不稳定度增加,感热和水汽交换系数逐渐增大,大气不稳定或中性条件下的动量交换系数明显大于大气稳定时的结果。本文的研究结果为大型浅水湖泊的交换系数研究提供科学依据,为湖泊模型和区域气候模型研究提供数据支持。