對流邊界層

描述

晴朗白天中緯度陸地上的大氣邊界層基本上都屬於不穩定的類型。白天小風少雲的天氣下，太陽對下墊面的加熱是不穩定大氣邊界層湍流的原動力，它們的對流上升和下沉決定了邊界層動力學結構的基本面貌，因此不穩定大氣邊界層常稱為對流邊界層。

（1）對流邊界層與中性大氣邊界層不同，對流邊界層的發展不是依賴於較強的風切變形成的動力驅動，而是在近地面層保持一定的熱力驅動。地面輸送的感熱通量是熱力驅動的湍流能量來源。

（2）各種氣象要素除了在近地面層存在明顯的梯度外，由於強烈的混合作用，對流邊界層的主體部分各種氣象要素梯度都很小。在中等以上不穩定時溫度和風隨高度接近均勻分布。

（3）對流熱泡尺度大、壽命長、攜帶的湍流能量也大，由對流熱泡破碎產生的各次級湍流渦旋也非常活躍，導致對流邊界層內各氣象要素的垂直分布比較均勻，具有整體空間結構以及較強的事件相關。

在對流邊界層中浮力是驅動湍流的主要機制，它的最大湍渦尺度往往可以邊界層厚度的數量級，稱為熱泡。熱泡的下部往往由許多尺度稍小的熱煙羽構成，它們使對流邊界層內的各種湍流特徵量保持很強的相關。

熱泡和煙羽在對流邊界層中占有約42%的水平面積，其餘空間則被相對弱的下曳氣流所充斥。

近地面層在邊界層底部，大致占據對流邊界層厚度的5%~10%。其底層呈現明顯的超絕熱層結。

混合層（狹義）指對流邊界層的中部，其厚度約占整個邊界層的50%~80%。強烈的垂直混合使風速、位溫和比濕等要素的垂直梯度接近於零。

卷夾層是對流邊界層頂部的靜力穩定區，其厚度約為混合層的10%~40%。對流熱泡在混合層內持有的對流能量能夠使它向上一個短距離進入自由大氣，這個現象稱為對流貫穿。

中文名稱	對流邊界層
英文名稱	convective boundary layer;CBL
定　　義	具有旺盛對流的邊界層。層中存在著由向上的湍流熱量通量造成的強烈垂直混合，常形成混合層。
套用學科	大氣科學（一級學科），大氣物理學（二級學科）