黄土高原湍流观测的各态历经性

IMAGE: 1h径向风湍流观测在不同层结条件下, 不同尺度涡旋自相关函数的各态历经性比较 view more 

Credit: ©《中国科学》杂志社

复杂条件下湍流观测研究的前提是获得高质量的试验数据，数据是否满足湍流统计学的前提条件则直接决定了分析和研究结果的正确性。为此，在研究黄土高原塬区湍流特征前，首先检验了湍流观测的各态历经性，并分析了湍流各态历经性与Monin-Obukhov大气层结稳定度的关系。研究为湍流观测的质量控制提供了更合理、更普适的分析方案。

研究相关的论文题为：“黄土高原复杂地形条件下湍流观测的各态历经性检验”，发表在《中国科学：地球科学》2021年第2期。文章由中国科学院西北生态环境资源研究院陈晋北担任通讯作者撰写。研究者采用平稳随机过程各态历经定理，对比分析了不同层结稳定度条件下，不同尺度湍流观测的各态历经性。展示了黄土高原塬区不同尺度湍流分布的定常性特征。

全球通量观测研究网络(FLUXNET )在研究前，通常使用Monin-Obukhov相似性关系控制资料质量。该相似性关系是在均匀下垫面条件下经试验确定的，复杂条件下的适用性有待商榷。本论文的研究针对这一问题，并基于湍流统计学理论，试验检验了湍流观测的各态历经性（图）。揭示了在黄土高原塬区地形影响下，10~40 min的大尺度涡旋也易于周期性地出现，他们也易于满足定常性和各态历经性。

论文结果不但可用于控制观测资料的质量，而且定量地描述了湍流的定常性，同时揭示了湍流各态历经性定性分析中所存在的问题，也为FLUXNET的研究奠定了试验基础。