一种边界层大气湍流强度高度分布的检测方法

摘要

本发明公开了一种边界层大气湍流强度高度分布的检测方法，将边界层大气分稳定状态和非稳定状态，只需输入温度、湿度、压强和风速等易测量的常规气象参数，即可给出边界层大气湍流强度高度变化特性。本发明的检测方法所依赖的参数相对简单，获取容易，而且计算方便，克服了过于依赖相关参数的测量的缺陷。将所得计算数据与H-V模型计算结果进行图形比对和相关性分析，得到很好的一致性；验证了所建边界层大气湍流高度分布模型的合理性、可靠性和适用性。

主权项

一种边界层大气湍流强度高度分布的检测方法，其特征在于，将边界层大气分为稳定状态和非稳定状态，当Z/L大于1时为稳定状态，当Z/L小于1时为非稳定状态，其中Z为距地面高度，L为大气湍流外尺度；按照以下操作分别给出其边界层C_n²变化：1)对于非稳定状态的边界层大气，首先获取参考高度z₀[m]处大气湍流强度高度分布C_n²(z₀)的值，利用(1)式给出距地面z[m]高度处的边界层大气折射率结构常数的高度分布C_n²(z)：$\frac{C_n^2\left(z\right)}{C_n^2\left(z_0\right)}=\left\{\begin{array}{cc}{\left(z/z_0\right)}^{-4/3}& z_0\le z\le 0.5z_1\\ {\left(0.5z_1/z_0\right)}^{-4/3}& 0.5z_1\le z\le 0.7z_1\\ 2.9{\left(0.5z_1/z_0\right)}^{-4/3}{\left(z/z_1\right)}^3& 0.7z_1\le z\le z_1\end{array}\right.---\left(1\right)$其中，z₀为距离地面100m内，z_i[m]为逆温层高度；2)对于稳定状态的边界层大气，获取湍流外尺度值、温度和压强，利用(2)式给出距地面z[m]高度处的边界层大气湍流强度高度分布C_n²(z)：$C_n^2\left(z\right)=2.8L_0^{4/3}{\left[\left(\frac{79\times {10}^{-6}P}{T^2}\right)(\frac{dT}{dz}+\gamma )\right]}^2---\left(2\right)$其中P为距地面z[m]高度处的压强[P_a]，T为距地面z[m]高度处的温度[K]，γ＝9.8×10^‑3K/m为干空气绝热递减率，L₀为湍流外尺度[cm]。