梯度擴散

梯度擴散方法實際上是分子擴散理論的一種簡單模擬和延伸。在分子擴散中，物理量的間分布特徵是同源和匯聯繫在一起的，物質和能最淡沿著梯度方向傳輸，機負傳輸過程的載體在層流運動中是分子，而在交換過程中被認為是渦旋。

基本介紹

• 中文名：梯度擴散
• 外文名：gradient-diffusion theory

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,同時實際套用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布,而這是比較容易測定的。

原理

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（應為乾空氣和水汽密度之和），為平均風速、位溫和比濕，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式，，L為Monin-Obukhov長，定義為：

其中g為重力加速度。

研究進展

微氣象研究的一個重要方面,就是在尋求的經驗函式形式。目前大多數近地層物理硏究所採用的是所謂Dyer- Businger公式：

（1）中性條件下（）：

（2）不穩定條件下（）：

（3）穩定條件下（）：