第九届青年地学论坛

由于城市下垫面结构和性质的改变，上层大气边界层内不均匀流场环境与传统开阔平坦下垫面上，一般大气边界层的湍流场运动规律存在显著差异，形成了特殊的分层结构。
本文从复杂非均匀下垫面上城市大气边界层湍流场运动的观测数据和基本特征分析出发，采用合肥市中国科学技术大学校园内气象测量塔5层风向、风速、温度、湿度观测数据，以及塔上安装搭载的3个不同高度的超声风速仪，获取城市粗糙子层内，不同高度处的风速、温度数据，分析风速、温度的归一化标准差与局地稳定度的关系；对比超声风速仪输出三维风速和声虚温计算，与不同高度处，气象观测塔风温数据采用双层求差法迭代计算的Obukhov长度()，摩擦速度()、特征温度()等描述湍流特征参数的差异，以及湍流参数随高度的变化关系。
在经典常通量层相似性理论中，一般认为边界层为常通量层，边界层内不同高度的摩擦速度()、特征温度()和奥布霍夫长度()以及各气象要素的垂直输送通量相等；而局地相似性理论则认为各个高度上的参数存在不一致，是随高度变化的。
在不同的稳定度下，不稳定层结和稳定层结中，风速、温度归一化标准差与稳定度的拟合结果不同，不稳定层结条件下，基本符合边界层Monin-Obukhov相似性理论的风速归一化标准差1/3指数次律，温度归一化标准差-1/3指数次律，风速、温度归一化标准差与稳定度之间的关系可以采用平坦下垫面近地层适用的拟合关系式，但拟合系数不同，不同高度的拟合系数也不同。
对比超声风速仪和双层求差法计算出的摩擦速度()、特征温度()发现二者在部分条件下一致性较好，通过引入零平面位移修正，分析双层求差法的适用条件，得到摩擦速度()、特征温度()的垂直廓线。
 

城市边界层；局地相似性理论；摩擦速度；特征温度；双层求差法