[科普中国]-梯度扩散

梯度扩散方法实际上是分子扩散理论的一种简单模拟和延伸。在分子扩散中，物理量的间分布特征是同源和汇联系在一起的，物质和能最淡沿着度方向传输，机负传输过程的载体在层流运动中是分子，而在交换过程中被认为是涡旋。

长时间以来,测定和计算下垫面和近地大气易之同的动量、热量和物质传输的方法主是依据梯度扩散理论,其原因是这种方法不但具有一定的物理基础,同时实际应用1时也简单方便,在算通量时,它只需要某物理属性的部线分布,而这是比较容易测定的。

原理梯度扩散的普遍形式可表示为：

式中是某物理属性s的通量密度，是共扩散系数，是其浓度梯度。

在近地大气层中，动量、热量和水蒸气通量的梯度扩散计算方法可用下列公式表示：

式中相应为空气应力（动量输送）、热量和水汽通量，为平均空气密度（应为干空气和水汽密度之和），为平均风速、位温和比湿，为空气定压比热，为水汽潜热系数，z为高度，为动量、热量和水汽的湍流扩散系数，它们取决于风的切热和热力层结，即：

其中s代表m、h或W，k是Von Karman常数，取值为0.4；为摩擦速度；d为零面位移高度；为无因次稳定度的函数，，L为Monin-Obukhov长，定义为：

其中g为重力加速度1。

研究进展微气象研究的一个重要方面,就是在寻求的经验函数形式。目前大多数近地层物理硏究所采用的是所谓Dyer- Businger公式1：

（1）中性条件下（）：

（2）不稳定条件下（）：

（3）稳定条件下（）：

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所