通风结构林带背风面湍流相关特征初步分析

本文根据湍流统计理论和野外观测数据,详细分析了林带背风面湍流自相关、空间相关和湍流积分尺度特征。在林带背风面的林缘附近,由于湍流尺度较小,使湍流相关系数不紧密。这时的时间尺度在2—3s(1.5m)和3—8s(5m),而空间尺度为10—20m左右。在远离林带以后,林带的作用减弱,随着湍流尺度增大,导致湍流相关系数增大。这时的时间尺度在15—20s,空间尺度在70—80m范围内,且湍流自相关系数服从2/3的指数定律。     

长白山阔叶红松林二氧化碳湍流交换特征

采用开路式涡度相关技术,研究了长白山阔叶红松林森林-大气界面的CO₂湍流交换特征.结果表明,在近中性大气层结条件下,冠层上方垂直风速和CO₂浓度功率谱在惯性子区基本符合-2/3定律,垂直方向主导湍涡尺度约为40 m.湍流通量贡献区主要在0.01～2 Hz频率范围内,冠层上方低频传输的湍涡贡献了更多的CO₂通量.这说明开路式涡度相关仪器系统可以满足冠层上方湍流通量观测的基本要求.但通过涡度相关法实测获得的森林-大气CO₂通量仍存在夜间低估现象,非湍流过程的增加是涡度相关技术应用的主要制约因素.因此,需要对弱湍流条件下的CO₂通量做相应的修订.     

太湖生态系统能量闭合特征及其影响因素

地表能量不闭合不仅限制了涡度相关观测数据在陆面模型发展和验证等应用性研究中的价值,还给生态系统CO2源汇特征辨析带来不确定性。基于太湖避风港站2012年涡度相关通量、辐射、气象和水温梯度观测数据,分析了太湖能量闭合的多尺度(小时、日和月)时间变化特征,阐述了大气稳定度、摩擦风速和湖风对太湖能量闭合状况的影响。结果表明:太湖小时尺度的能量闭合度为0.59,且昼夜差异较小;日尺度的能量闭合度为0.73,在内陆水体观测结果中处于中等水平;月平均能量闭合度呈现冬季高、夏季低的季节变化特征;年平均时太湖仍有27%的能量不闭合。因摩擦风速减小,太湖能量闭合度在大气极不稳定条件下要比弱不稳定条件下结果低0.3;对于太湖这类大型浅水湖泊,其能量闭合度全天都受动力湍流交换强度制约,能量闭合度随摩擦风速增大而显著提高;虽然湖风发生使太湖小时尺度的能量闭合度降低了0.1,但其影响在日尺度上并不明显。     

LAS测算森林冠层上方温度结构参数的可行性

利用位于河南省济源市的华北低丘山地30年生栓皮栎-侧柏-刺槐人工混交林2010年4月至8月每月连续7d,LAS直接测算的森林冠层上方湍流结构参数,与经过湍流谱方法计算处理的三维超声风速/温度仪的观测数据比较,分析LAS测算低丘山地森林冠层温度湍流结构的可行性。结果表明:水平风速和温度湍流谱都有明显的惯性区出现(斜率-2/3);LAS直接测算的湍流温度结构参数与利用该惯性区的数据计算的结果具有较好的一致性,说明在起伏非均匀下垫面上,采用LAS观测湍流结构的变化情况具有较好的可行性。     

中性大气稳定度条件下林冠湍流特征模拟

基于欧拉二阶闭合模型,利用2003年长白山阔叶红松林微气象资料,计算并分析了长白山阔叶红松林林冠内/上的湍流特征.结果表明:模拟得到的平均风速廓线与实测值吻合;雷诺应力在林内衰减较大,而近地面处几乎没有动量传输贡献;湍流强度、速度方差和速度偏度在林冠与大气交界面处达到最大,同时剪切也达到最强;速度偏度越大,则湍流间歇性越强,并且向下的湍涡越难穿透林冠内部;林内深处的大部分湍流能量不是由局地产生,而来自于林上.     

禹城地区陆气相互作用耦合模式和观测研究

论述了陆气相互作用研究在人类生存环境与发展区域经济中的重要意义与研究现状。在原有研究工作基础上,针对中国科学院禹试验城站地区麦田陆气水热传输过程,提出了一个多层陆气耦合模式。对植被内部湍流交换的物理过程作了深入研究,特别考虑了叶片气孔为非饱和水汽条件下的交换情况,并且给出了修正后的根系吸水模式。陆气耦俣模式分别对大气、植被、土壤作多层划分,以助于细致了解沿高度分布的各种物理量。利用本模式对中国科学     

显微镜下的湍流

为了实验观察生物作用所致的新的湍流方式—生物性微观湍流,探索其过程及支配因素,以奇异变形杆菌潜生体进行显微培养发生微生物悬液特殊运动现象,通过对照实验比较分析控制因素。结果表明显微镜下湍流呈整体混乱而局部有序特征,以实验证明具凹坑效应及发生启动温度依赖性和悬液量自控性。通过研究阐明新的湍流自发、自控混沌过程,为湍流研究提供一个可控条件的实验模型,并为生物体内体液流动机制及生理作用研究提供新的认识途径     

影响加拿大一枝黄花种子非随机脱落的因素

为揭示加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)种群扩散机制, 明确种子的脱落及风传扩散在其种群蔓延中的作用, 在人工环境下测定了不同湍流强度、风速和湿度处理下种子脱落的差异, 并对脱落种子与未脱落种子进行形态学特征对比。结果表明: 加拿大一枝黄花的种子脱落受湍流、风速和湿度等因素的共同影响。水平气流下种子的脱落阈值为5.1 m·s^-1, 并随着风速增加, 种子的脱落率增加。与模拟水平气流相比, 模拟垂直气流下种子的脱落阈值显著偏小。相对于层流状态, 湍流的存在显著提高了种子的脱落率, 平均增幅超过300%; 但单纯提高湍流强度对种子脱落率的影响不显著。增加湿度则显著降低种子的脱落率。种子形态学特征对比结果表明, 脱落种子的冠毛数量和冠毛夹角显著高于未脱落种子。该研究结果为研究加拿大一枝黄花种子脱落规律和风传扩散机制提供了科学依据, 也为其他入侵性杂草种子的扩散机制及入侵过程提供了 借鉴。     

Factors influencing the nonrandom abscission of Solidago canadensis seeds

 为揭示加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)种群扩散机制, 明确种子的脱落及风传扩散在其种群蔓延中的作用, 在人工环境下测定了不同湍流强度、风速和湿度处理下种子脱落的差异, 并对脱落种子与未脱落种子进行形态学特征对比。结果表明: 加拿大一枝黄花的种子脱落受湍流、风速和湿度等因素的共同影响。水平气流下种子的脱落阈值为5.1 m·s^–1, 并随着风速增加, 种子的脱落率增加。与模拟水平气流相比, 模拟垂直气流下种子的脱落阈值显著偏小。相对于层流状态, 湍流的存在显著提高了种子的脱落率, 平均增幅超过300%; 但单纯提高湍流强度对种子脱落率的影响不显著。增加湿度则显著降低种子的脱落率。种子形态学特征对比结果表明, 脱落种子的冠毛数量和冠毛夹角显著高于未脱落种子。该研究结果为研究加拿大一枝黄花种子脱落规律和风传扩散机制提供了科学依据, 也为其他入侵性杂草种子的扩散机制及入侵过程提供了借鉴。     

垂向湍流、温、光对浅水湖泊下沉藻类垂向分布的影响

垂向湍流、温、光等是影响藻类生长和垂向分布的关键因素。基于大型浅水湖泊（太湖）的背景物理场（辐射、水深、水温和消光等）,利用藻类生长-扩散模型的敏感性试验,探讨物理过程对浅水湖泊中下沉藻的垂向分布的影响机制。水温是次表层叶绿素峰值（Subsurface Chlorophyll Maxinmum：SCMax）或谷值（Subsurface Chlorophyll Minimum：SCMin）形成的限制性条件;当水温大于阈值时,随深度的增大,过强光能抑制藻类的生长转变为弱光限制藻类的生长是SCMax形成的关键;垂向湍流的裹挟作用是弱化SCMax强度的关键过程。该研究有利于厘清物理过程对藻类群落演替的作用机制,强化对水生态系统的修复效果。