梯度擴散

長時間以來,測定和計算下墊面和近地大氣易之同的動量、熱量和物質傳輸的方法主是依據梯度擴散理論,其原因是這種方法不但具有一定的物理基礎,同時實際應用1時也簡單方便,在算通量時,它只需要某物理屬性的部線分佈,而這是比較容易測定的。

梯度擴散的普遍形式可表示為：

式中

是某物理屬性s的通量密度，

是共擴散係數，

是其濃度梯度。

在近地大氣層中，動量、熱量和水蒸氣通量的梯度擴散計算方法可用下列公式表示：

式中

相應為空氣應力（動量輸送）、熱量和水汽通量，

為平均空氣密度（應為幹空氣和水汽密度之和），

為平均風速、位温和比濕，

為空氣定壓比熱，

為水汽潛熱係數，z為高度，

為動量、熱量和水汽的湍流擴散係數，它們取決於風的切熱和熱力層結，即：

其中s代表m、h或W，k是Von Karman常數，取值為0.4；

為摩擦速度；d為零面位移高度；

為無因次穩定度

的函數，

，L為Monin-Obukhov長，定義為：

其中g為重力加速度 ^[1]  。

微氣象研究的一個重要方面,就是在尋求

的經驗函數形式。大多數近地層物理硏究所採用的是所謂Dyer- Businger公式 ^[1]  ：

（1）中性條件下（

）：

（2）不穩定條件下（

）：

（3）穩定條件下（

）：