Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự biến động nhiệt độ trong lớp bề mặt khí quyển trên bề mặt nền không đồng nhất về nhiệt học
Tóm tắt
Nghiên cứu xem xét ảnh hưởng của cả sự không đồng nhất về nhiệt độ không gian và tạm thời của bề mặt bên dưới tới trường nhiệt độ trong lớp bề mặt khí quyển phân tầng không ổn định. Các phương pháp phân tích tương quan và phổ được đề xuất nhằm ước lượng các đặc trưng thống kê của sự biến động nhiệt độ không khí bề mặt, do sự trộn lẫn hỗn loạn và sự không đồng nhất về nhiệt độ của bề mặt bên dưới gây ra. Phân tích dữ liệu thực nghiệm thu được từ các phép đo trong lớp bề mặt khí quyển cho thấy ước tính về sự đóng góp của các tính chất nhiệt động học phụ thuộc vào thời gian của bề mặt bên dưới vào phương sai tổng thể của sự biến động nhiệt độ không khí. Kết quả cho thấy rằng các sự biến động nhiệt độ không khí bổ sung do sự không đồng nhất về nhiệt độ bề mặt tạo ra và không liên quan tới dòng cắt có thể đạt tới 70% và 30% tổng phương sai của các biến động được đo dưới điều kiện mây thay đổi và trời quang, tương ứng. Đối với chiều cao z = 2 m trong khoảng sóng 2 × 10−3 rad m−1 < k < 0.1 rad m−1, sự đóng góp của sự không đồng nhất về nhiệt độ bề mặt không gian vào phương sai của sự biến động nhiệt độ không khí không vượt quá 10% tổng phương sai. Phân tích tương quan và phổ của dữ liệu thực nghiệm cho phép tách các phổ của sự biến động hỗn loạn đúng trong các biến động đo được, từ đó có được giá trị chính xác hơn của hàm chuẩn của lý thuyết tương tự cho nhiệt độ trong khoảng sóng nhỏ ngoài khoảng dung quán.
Từ khóa
#biến động nhiệt độ #lớp bề mặt khí quyển #không đồng nhất nhiệt độ #phân tích tương quan #phân tích phổTài liệu tham khảo
A. S. Monin and A. M. Oboukhov, “Major Regularities of Turbulent Mixing in the Surface Air Layer,” Tr. Geofiz. Inst. Akad. Nauk SSSR, No. 24, 163–187 (1954).
A. M. Yaglom, “Data on the Characteristics of the Turbulence in the Surface Air Layer,” Izv. Akad. Nauk SSSR, Fiz. Atmos. Okeana 10, 566–586 (1974).
V. P. Kukharets, L. R. Tsvang, and A. M. Yaglom, “On the Relationship between the Characteristics of the Turbulence in the Surface Air Layer and Atmospheric Boundary Layer,” in Atmospheric Physics and Climate Problem (Nauka, Moscow, 1980), pp. 162–193 [in Russian].
A. K. Aliguseinov, V. P. Kukharets, L. A. Pakhomov, et al., “On the Thermoanemometric Effect during the Interaction of the Atmosphere with the Underlying Surface,” Izv. Akad. Nauk SSSR, Fiz. Atmos. Okeana 21, 573–581 (1985).
A. K. Aliguseinov, V. P. Kukharets, V. G. Perepelkin, and L. R. Tsvang, “On a Mechanism of the Action of the Ground Surface on Atmospheric Turbulence,” Dokl. Akad. Nauk 345, 671–673 (1995).
A. K. Aliguseinov, “Spatial Spectra of Fluctuations of the Radiation Temperature of the Underlying Surface,” in Meteorological Studies (MGK, Moscow, 1987), No. 28, pp. 49–57 [in Russian].
H. G. Nalbandyan, “Passive Admixture Transport in a Random Velocity Field,” Izv. Akad. Nauk, Fiz. Atm. Okeana 33, 195–201 (1997) [Izv., Atmos. Ocean. Phys. 33, 177–183 (1997)].
H. G. Nalbandyan, V. P. Kukharets, and G. S. Golitsyn, “Three-Layer Dynamic Model of Heat Exchange between the Underlying Surface and the Atmospheric Surface Layer,” Izv. Akad. Nauk, Fiz. Atmos. Okeana 38, 293–300 (2001) [Izv., Atmos. Ocean. Phys. 38, 257–263 (1997)].
G. S. Golitsyn, V. P. Kukharets, and H. G. Nalbandyan, “Heat Exchange between the Atmosphere and the Non-Uniform Underlying Surface under Nonstationary Radiative Heating: A Model and Measurements,” Theor. Appl. Climatol. 78, 195–201 (2004).
V. P. Kukharets, V. G. Perepelkin, L. R. Tsvang, et al., “Energiebilanz an der Erdoberfläche und Wärmespeicherung im Boden. Ergebnisse des LINEX-97/1 Experimentes, DWD Geschäftsbereich Forschung und Entwicklung,” Arbeitsergebnisse, No. 53, 19–27 (1998).
B. A. Kader, “Three-Layer Structure of an Unstably Stratified Atmospheric Surface Layer,” Izv. Akad. Nauk SSSR, Fiz. Atmos. Okeana 24, 1235–1250 (1988).
B. A. Kader and A. M. Yaglom, “Mean Fields and Fluctuation Moments in Unstably Stratified Turbulent Boundary Layers,” J. Fluid Mech. 212, 637–662 (1990).
V. P. Kukharets and H. G. Nalbandyan, “Correlation Analysis of Underlying-Surface Temperature, Insolation, and Wind Velocity in the Atmospheric Surface Layer,” Izv. Akad. Nauk, Fiz. Atmos. Okeana 41, 752–760 (2005) [Izv., Atmos. Ocean. Phys 41, 684–692 (2005)].
V. P. Kukharets and H. G. Nalbandyan, “Simulation of Additive Transport from the Land Surface on the Basis of Experimental Data on Heat Transfer in the Atmospheric Surface Layer,” Izv. Akad. Nauk, Fiz. Atmos. Okeana 42, 341–346 (2006) [Izv., Atmos. Ocean. Phys 42, 311–316 (2006)].
V. P. Kukharets and L. R. Tsvang, “Atmospheric Turbulence Characteristics over Temperature-Inhomogeneous Land Surface. Part I: Statistical Characteristics of Small-Scale Spatial Inhomogeneities of Land Surface Temperature,” Boundary-Layer Meteorol. 86, 89–101 (1998).