利用涡动相关法研究海洋大气边界层湍流特征与海气物质交换

发布时间：2021-01-04 19:45

　　海洋大气边界层湍流运动特征以及海洋与大气之间的物质交换是海气相互作用研究的重要内容，对理解海洋在全球气候变化中的作用非常重要。涡动相关法作为大气湍流运动的一种直接观测手段，在海气相互作用研究中受到越来越多的重视，但是由于海洋观测环境的特殊性，目前对海气物质交换的研究还很不充分，特别是海气CO₂湍流通量的观测还存在一定的不确定性，因此，进一步研究涡动相关系统在海洋上的应用以及后期的资料处理很有必要。利用2006年12月30日至2007年1月16日在我国北黄海海域观测得到的船载涡动相关资料研究海洋大气边界层湍流特征，并对比分析了定点和走航观测条件下的结果。利用2007年10月13日至26日在我国北黄海海域的船载涡动相关系统观测资料，从功率谱的角度分析了CO₂湍流通量观测结果的不确定性，并提出相应的校正方法以减小不确定性。2011年5月1日至5日，采用由超声风速仪与FMPS组成的涡动相关系统在千里岩岛对纳米气溶胶粒子通量进行观测研究。主要得到以下结论：（1）定点和走航观测资料中，受船体运动影响，风速脉动功率谱有异常高值，经过船体运动校正以后可以去除... 

【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：125 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 涡动相关系统
        1.2.2 海洋大气边界层湍流特征
2湍流通量">        1.2.3 海气CO₂湍流通量
        1.2.4 纳米气溶胶粒子通量
    1.3 本论文研究内容及章节安排
2 数据采集与处理方法
    2.1 观测区域介绍
        2.1.1 北黄海海域
        2.1.2 千里岩观测站
    2.2 观测仪器
    2.3 数据处理方法
        2.3.1 数据预处理
        2.3.2 湍流通量计算
        2.3.3 数据质量控制
    附图
    附表
3 海洋大气边界层湍流特征
    3.1 观测资料介绍
    3.2 数据质量控制
        3.2.1 湍流平稳性检验
        3.2.2 总体湍流特征检验
        3.2.3 数据质量控制结果
    3.3 大气稳定度
    3.4 船体运动对湍流脉动方差的影响
        3.4.1 湍流脉动方差功率谱特征
        3.4.2 船体运动对湍流脉动方差的影响
    3.5 湍流强度
    3.6 湍流方差特征
        3.6.1 风速分量的湍流方差特征
        3.6.2 标量的湍流方差特征
    3.7 湍流输送特征
    3.8 本章小结
    附图
    附表
2通量的涡动相关观测研究">4 海气CO₂通量的涡动相关观测研究
    4.1 观测资料介绍
    4.2 湍流平稳性检验
    4.3 海气通量计算结果分析
        4.3.1 涡动相关法与块体法计算结果的比较
        4.3.2 涡动相关法与惯性区耗散法计算结果的比较
2通量观测结果的不确定性分析">    4.4 海气CO₂通量观测结果的不确定性分析
        4.4.1 功率谱特征分析
        4.4.2 谱分布差异性的原因分析
        4.4.3 交叉感应
        4.4.4 功率谱差异与交叉感应之间的关系
2通量涡动相关观测结果校正">    4.5 海气CO₂通量涡动相关观测结果校正
        4.5.1 校正方法
        4.5.2 频率区间的选择
        4.5.3 水汽通量准确性的验证
    4.6 校正结果验证
2通量校正结果与耗散法计算结果的比较">        4.6.1 CO₂通量校正结果与耗散法计算结果的比较
2通量校正结果与Edson计算方法的比较">        4.6.2 CO₂通量校正结果与Edson计算方法的比较
2湍流通量与观测条件之间的关系">        4.6.3 CO₂湍流通量与观测条件之间的关系
    4.7 本章小结
    附图
5 纳米气溶胶粒子通量的涡动相关观测研究
    5.1 观测资料介绍
    5.2 粒子数浓度
    5.3 湍流平稳性和湍流特征检验
    5.4 粒子通量
    5.5 本章小结
    附图
    附表
6 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 主要创新点
    6.3 不足与展望
参考文献
致谢
个人简历
发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]2008年夏季风期间西沙海域海-气通量交换及热量收支[J]. 黄磊,王长科,闫俊岳,孙启振,姚华栋,赵学华,陈长丘.  气象学报. 2012(03)
[2]北冰洋浮冰区湍流通量观测试验及参数化研究[J]. 卞林根,马永锋,逯昌贵.  海洋学报(中文版). 2011(02)
[3]南极中山站附近冰盖近地面层湍流参数的观测研究[J]. 林忠,卞林根,马永锋,逯昌贵.  极地研究. 2009(03)
[4]北黄海海域大气湍流强度特征及风速标准差相似性分析[J]. 高会旺,顾明,王仁磊,薛宇欢.  中国海洋大学学报(自然科学版). 2009(04)
[5]涡动相关仪观测数据的处理与质量评价研究[J]. 徐自为,刘绍民,宫丽娟,王介民,李小文.  地球科学进展. 2008(04)
[6]南海海—气通量交换研究进展[J]. 闫俊岳,刘久萌,蒋国荣,王辉,柳艳菊,姚华栋.  地球科学进展. 2007(07)
[7]海-气界面热通量算法的研究及在中国近海的应用[J]. 褚健婷,陈锦年,许兰英.  海洋与湖沼. 2006(06)
[8]海气CO2通量与涡动相关法应用研究进展[J]. 鲁中明,戴民汉.  地球科学进展. 2006(10)
[9]2002年南海季风爆发前后西沙海区海-气通量交换及其变化[J]. 闫俊岳,唐志毅,姚华栋,李江龙,肖义国,陈弈德.  地球物理学报. 2005(05)
[10]2002年南海夏季风爆发期间南海北部海气通量分析与比较[J]. 陈奕德,蒋国荣,张韧,闫俊岳,姚华栋,唐志毅.  大气科学. 2005(05)

博士论文
[1]黄土高原半干旱区荒草地湍流和湍流能量传输特征及能量平衡状况[D]. 肖霞.兰州大学 2011
[2]华北玉米下垫面湍流输送特征及参数化方案比较研究[D]. 郭建侠.南京信息工程大学 2006

硕士论文
[1]北黄海春秋季海气通量的观测研究[D]. 王仁磊.中国海洋大学 2009



本文编号：2957315