第八届全国中尺度气象学研讨会

湍流耗散率（ε）对数值天气预报和低空航空安全至关重要，但城市-海岸复杂下垫面上空长期、多高度的耗散率观测在全球范围内仍极为匮乏。本研究基于深圳356米气象塔一年（10 Hz）的高频观测资料（10、40、160、320 m四个高度），系统分析了能量耗散率（EDR = ε^(1/3)）的时空特征，评估了两种主流估算方法的性能，并检验了Kolmogorov各向同性湍流理论在不同稳定度条件下的适用性。结果表明，结构函数法比谱方法将估算不确定度降低近一个数量级，展现出更优的稳健性。Kolmogorov理论仅部分适用：不稳定和稳定层结下惯性子区发育良好（局地斜率在0.55–0.75之间），而近中性层结则表现出系统性偏差（160 m处中值斜率低至0.35）和最强的各向异性（非各向同性占比23%–48%），直接应用理论需进行校正。在无降水条件下，白天EDR随高度单调递减；夜间垂直分布呈显著季节差异：夏季均匀，春季弱递减，冬季和秋季在40–160 m出现峰值。EDR分布形态主要由观测高度而非近地面风速决定。降水发生前1小时，EDR在10–320 m整层出现约10%的系统性增强，并与垂直风切变增强及边界层急流（BLJ）加强同步。这表明与BLJ增强相关的剪切产生项可能对降水前EDR增强有贡献。

湍流耗散率；大气边界层；气象梯度塔；城市-海岸下垫面