近地面層

近地面層全稱大氣近地面層，是指大氣邊界層最接近地表面的氣層，約50～100m高。因湍流動量通量(湍流切應力)、熱通量和水汽通量近似不隨高度變化，故又稱常應力層或常通量層。該層按照穩定度性質區分為不穩定近地面層、中性近面層和穩定近地面層。由於常值通量的特性，該層中的風速、温度等廓線都有其特有的規律(如中性層結條件下，風速遵循對數律）。 ^[3] 

近地面層是湍流動量通量(湍流切應力)、熱通量和水汽通量近似不隨高度變化的氣層。在這一層內，可以忽略地轉偏向力，氣壓梯度力常被視為不變的原動力；湍流摩擦應力(切應力)是最主要的作用力，可認為實際上對某時刻來説，湍流摩擦應力在近地面層中不隨高度而變化，因而近地面層也被稱為常切應力層；重力只在垂直方向上起作用。該層中2m 以下氣層與人類關係最為密切，故也有學者將其劃分出來，稱之為貼地層。 ^[5] 

近地面層在不穩定或地面粗糙度大的情形下厚度較大，穩定或地面粗糙度小的時候較淺薄。近地面層不僅受地面的強烈影響，也是人類生活和生物生存的重要環境。

近地面層受下墊面的熱力作用和機械作用極大，有以下顯著特點：

①空氣呈湍流運動，風向不易穩定，平均風向以及熱量、動量、水汽或其他物質的垂直方向湍流通量，幾乎不隨高度改變。 ^[6] 

②温度、濕度、風及大氣穩定度日變化顯著。近地面層的逆温有輻射逆温、平流逆温、融雪逆温和地形逆温等；自由大氣中的逆温有亂流逆温、下沉逆温(壓縮逆温)和鋒面逆温等。近地面層的逆温多由於熱力條件而形成，以輻射逆温為主要；自由大氣中的逆温多由於動力條件而形成，以下沉逆温為主要。 ^[7] 

③氣温、風速、濕度的垂直梯度大。氣温直減率常常是幹絕熱直減率的十幾倍、幾十倍，且愈近地面温度垂直梯度愈大；風速隨高度增高明顯加大，呈對數或指數規律。近地面層風向決定了初生毒劑雲團、再生毒劑雲團及生物戰劑氣溶膠的危害方向；風速及湍流狀況，影響其擴散。近地面層風影響煙幕的傳播方向和擴散。 ^[6] 

近地面層風靠近地表面，在運動過程中由於連續不斷地受地表組成物質和地表障礙物的作用，從而形成了與高空大氣流動不同的特性，如具有明顯的紊流性質、具有較大的風速鉛直梯度等。這些特性使研究風沙運動變得困難，但是隨着20世紀紊流理論和熱平衡理論的不斷完善，人們對風的研究已進入了一個新階段。 ^[8] 

①利用近些年來近地面層臭氧濃度和常規氣象要素的觀測資料，分析了温度、降水、蒸發、風向風速等氣象要素對近地面層臭氧濃度的影響。結果表明，近地面層臭氧濃度隨着氣温的升高而升高，臭氧濃度的日變化和季節變化有同樣趨勢；而降水、濕度的影響剛好與氣温相反；大風或有霧的天氣條件也會成為近地面層臭氧濃度增高的因素，這可能與大風對引起近地面臭氧產生的前體物的搬運作用以及霧內湍流將高層臭氧向下的輸送作用有關。 ^[9] 

②不少研究學者使用小波變換方法研究了下墊面對近地面層湍流特徵的影響，研究表明，各向同性係數(ISO)可以很好的描述近地面層湍流各向同性特徵的日變化，其中，ISO0.7等值線可以作為一條代表性曲線來直觀刻畫湍流各向同性的尺度範圍，在對不同風向及風向轉變過程中ISO0.7等值線的變化特徵進行研究後發現，ISO0.7尺度範圍主要受源區下墊面特徵的影響：當風從陸面吹來時，ISO0.7尺度較小；從水面吹來時，ISO0.7尺度較大；而從水陸混合下墊面吹來時，ISO0.7尺度介於陸地和水面之間；當風向在水面風和陸面風不斷轉變並達到均衡時的情況與水陸混合下墊面的情況較為接近；當風向持續從一種新下墊面吹向原下墊面時，ISO0.7將逐漸從原下墊面對應的尺度範圍過渡新下墊面的尺度範圍， ^[10] 

③從三維射線方程出發，經過分析和簡化，得到水平非均勻大氣條件下射線描跡的微分方程組，作為光學測量的理論基礎。分析了温度梯度分佈的一般特徵；在射線彎曲的幾何關係基礎上，分析了折射角及折射角變化量和温度梯度的積分關係，討論了路徑加權特性，表明在非均勻並且温度梯度對光路中心不對稱分佈條件下，單邊光學測量得不到温度梯度的區域平均值。需要通過雙向對測，才能得到光路上温度梯度的算術平均。同時表明，多光源測量系統在非均勻大氣近地面層得不到準確的平均温度廓線。 ^[11]