大氣邊界層的垂直分層對(duì)大氣-地球圈層相互作用具有重要影響。這里的地球圈層包括人類活動(dòng)、生物圈、水圈、冰凍圈和固體地球等。大氣邊界層的狀態(tài)對(duì)于地球和大氣之間的交換過(guò)程至關(guān)重要,因?yàn)榇髿膺吔鐚拥姆謱涌梢宰璧K或改變能量、動(dòng)量、濕氣和微量物質(zhì)等的垂直和水平傳輸。因此邊界層的分層結(jié)構(gòu)（如大氣邊界層高度和混合層高度）決定了許多大氣模式過(guò)程,尤其是對(duì)流過(guò)程。這些過(guò)程對(duì)湍流的描述以及對(duì)污染物的混合（例如氣溶膠分布、對(duì)流活動(dòng)以及云霧形成）至關(guān)重要。大氣垂直分層的檢測(cè)研究是研究邊界層的主要任務(wù)之一,所以本論文主要討論大氣邊界層的垂直結(jié)構(gòu)及其演化。邊界層高度可以通過(guò)探空數(shù)據(jù)得到,但是探空數(shù)據(jù)一天一般只有2到4個(gè)數(shù)據(jù),時(shí)間分辨率不夠,沒(méi)有辦法反演邊界層高度一天的連續(xù)變化。邊界層高度也可以通過(guò)氣溶膠數(shù)據(jù)反演得到。但是羅濤等人指出盡管基于氣溶膠的方法在海洋上表現(xiàn)良好,但氣溶膠結(jié)構(gòu)通常無(wú)法在陸地上提供可靠的邊界層高度。對(duì)于混合層的高度,可以用垂直風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)得到,但是傳統(tǒng)的固定閾值方差方法在湍流較強(qiáng)時(shí)較高而在湍流較弱時(shí)較低,并且無(wú)法解決存在垂直波時(shí)混合層高度的誤差問(wèn)題。由于目前能提供全天候拉曼激光雷達(dá)水汽數(shù)據(jù)的站點(diǎn)不多... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：129 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１午夜至午夜大氣邊界層日變化的示意圖ｍ

兩種效應(yīng)都會(huì)引起邊界層的深度更深。??ｆｒｅｅ?ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｅ???〇（！００（））－ｏ（２０００）ｍ??ＲｋｎｉＨｎ?ｓｕｂｌａｙｅｒ??ｕｒｂａｎ?〇（５０）?－?〇（４５０）?ｍ??ｃｏｎｓｔｕｎｌ－ｆｌｕｘ?ｓｕｂｌａｙｅｒ??ｂｏｕ?ｎｄａｎ??ｌａｙｅｒ?－?Ｔ?〇（３０）?－?〇（４５０）?ｉｎ??ｗａｋｅ?ｓｕｂｌａｙｅｒ??３?—???ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ?ｓｕｂｌｎｖｅｒ??Ｈ?＾?ｕｒｂａｎ?ｃ？ｎｏｐ＞?ｓｕｂｌａｙｅｒ??圖１．２城市邊界層中的垂直分層Ｍ。Ｈ給出平均建筑物高度，ｐ＋和ｐ－表示單個(gè)建筑物上??游和下游的氣壓干擾。??此外，城鎮(zhèn)通常是孤立的島嶼，具有被鄉(xiāng)村地形所包圍的特殊表面特性，因??此它們上方的流量與城市表面不平衡。在白天與農(nóng)村相比，城市只有較少的水分??供應(yīng)，導(dǎo)致城市表面的潛熱較小，從而導(dǎo)致較大的感熱通量；城市表面的輻射冷??卻降低，甚至在夜間仍持續(xù)存在向上的熱通量｜６５］，這可以防止形成穩(wěn)定的夜間邊??界層。白天增加的顯熱通量和周?chē)霓r(nóng)村邊界層相比，夜間降溫幅度減少會(huì)導(dǎo)致??ＵＢＬ的溫度升高，這種效應(yīng)被稱為城市熱島［６６－６７］。城市熱島通過(guò)人類能源生產(chǎn)??得到增強(qiáng)，其２０－７０?Ｗｎｒ２可以占太陽(yáng)輻射輸入能量的５－丨０％［６８＿６９］。??５??

以經(jīng)常通過(guò)向上的湍流把濕氣帶入上方通常不飽和的空氣中。??經(jīng)常觀察到非常低的海洋邊界層，盡管潛在溫度隨高度而略微升高，但海洋表層??通常略微不穩(wěn)定ｔ８Ｍ７］。??ｆｒｅｅ?ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｅ???〇（１００）－〇（�。埃埃埃�?ｍ??Ｉ?Ｆ．ｋｍａｎ?ｓｕｂｌａｙｅｒ??ｍａｒｉｎｅ??〇（?１０）－〇（�。埃埃�?ｍ??ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｃｏｎｓｌａｎｔ－Ｈｕｘ?ｓｕｂｌａｙｅｒ??ｌａｙｅｒ??－??ｗａｋｅ?ｓｕｂｌａｙｅｒ??＂ＰＸ?ＸＸ?１??圖１．４海洋邊界層中的垂直分層１氣Ｈ給出波幅，ｐ＋和ｐ－表示單波上游和下游的大氣壓??擾動(dòng)。??在垂直方向上，海洋邊界層可分為三層：在其中可以觀察到單波壓力擾動(dòng)的??波子層（引起波形阻力），恒定通量子層（Ｃｏｎｓｔａｎｔ－ＦｌｕｘＳｕｂＬａｙｅｒ）和埃克曼子??層（ＥｋｍａｎＳｕｂＬａｙｅｒ），如圖１．４所不。在沒(méi)有波浪的光滑海面上，波子層不存在，??取而代之的是粘性子層（ＶｉｓｃｏｕｓＳｕｂＬａｙｅｒ）。波子層的深度大約為五個(gè)波高，并??且恒定通量子層的深度也取決于表面粗糙度。??在不穩(wěn)定分層的海洋邊界層的頂部，可能會(huì)形成滾動(dòng)和細(xì)胞對(duì)流模式。由于??對(duì)這些云特征的檢測(cè)和監(jiān)視超出了地面遙感（尤其是激光雷達(dá)）的現(xiàn)有能力，因??此在此不再贅述。在Ｄｏｎｅｌａｎ和Ｅｍｅｉｓ的論文中ｔ８８＿８９ｍｒ以找到有關(guān)海－氣相互作??用以及海面與上方空氣之間動(dòng)量傳遞的概述。Ｓｕｌｌｉｖａｎ和ＭｃＷｉｌｌｉａｍｓ等人寸??論了表面重力波與大氣和海洋湍流邊界層中相鄰風(fēng)和流之間的耦合過(guò)程。??由于陸地和海洋表面的熱慣性不同，在海洋和較大湖泊的海岸會(huì)形成二次循??環(huán)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]用于水汽混合比自標(biāo)定的532 nm/660 nm雙波長(zhǎng)激光雷達(dá)[J]. 鄧遷,吳德成,況志強(qiáng),劉東,謝晨波,王英儉.  紅外與激光工程. 2018(12)
[2]1.55μm全光纖相干激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)技術(shù)研究[J]. 柯天美,談圖,侯再紅,靖旭,王振東,高曉明.  大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào). 2018(05)
[3]大氣探測(cè)激光雷達(dá)技術(shù)綜述[J]. 田曉敏,劉東,徐繼偉,王珍珠,王邦新,吳德成,鐘志慶,謝晨波,王英儉.  大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào). 2018(05)
[4]微流芯片中消逝波激勵(lì)的熒光輻射特性研究[J]. 儲(chǔ)玉飛,張遠(yuǎn)憲,劉春,普小云.  物理學(xué)報(bào). 2017(10)
[5]傅里葉變換與小波分析[J]. 付小葉.  數(shù)學(xué)建模及其應(yīng)用. 2016(02)
[6]Mach-Zehnder干涉儀條紋成像多普勒激光雷達(dá)風(fēng)速反演及視場(chǎng)展寬技術(shù)[J]. 譚林秋,華燈鑫,汪麗,高飛,狄慧鴿.  物理學(xué)報(bào). 2014(22)
[7]星載激光多普勒測(cè)風(fēng)雷達(dá)鑒頻系統(tǒng)仿真（Ⅱ）:基于Fabry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具的Rayleigh通道大氣風(fēng)速反演研究[J]. 張日偉,孫學(xué)金,嚴(yán)衛(wèi),趙劍,劉磊,李巖,張傳亮,周俊浩.  物理學(xué)報(bào). 2014(14)
[8]All fiber pulsed coherent lidar development for wind profiles measurements in boundary layers[J]. 刁偉峰,張?chǎng)?劉繼橋,竹孝鵬,劉源,畢徳倉(cāng),陳衛(wèi)標(biāo).  Chinese Optics Letters. 2014(07)
[9]相干測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)望遠(yuǎn)鏡孔徑及截?cái)嘁蜃拥膬?yōu)化分析[J]. 步志超,郭磐,陳思穎,張寅超,陳和,陳勝哲,葛憲瑩.  紅外與激光工程. 2014(03)
[10]倏逝波抽運(yùn)的回音壁模式激光增益計(jì)算[J]. 張遠(yuǎn)憲,馮黎,劉春,普小云.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2012(02)



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