小型农业养殖塘上大气湍流特征的观测分析

为明确小型水体上的大气湍流特征和涡度相关系统的适用性,基于2018年安徽省滁州市全椒县官渡村小型农业养殖塘的通量观测数据,分析该地的大气稳定状态、湍流方差相似性、湍流速度谱和协谱、湍流强度及湍流动能的变化特征。结果表明,该小型农业养殖塘上1 d内约21 h大气处于不稳定状态;Monin-Obukhov相似理论适用于该农业养殖塘;三维风速归一化标准差随大气稳定度的变化符合1/3次方规律,不稳定条件下的拟合效果优于稳定条件下,且以垂直方向上拟合效果最佳,温度和湿度的归一化标准差在大气不稳定时符合-1/3次方规律;三维风速的湍流谱在惯性子区中符合-2/3次方关系,垂直风速与标量的协谱在惯性子区中符合-4/3次方规律,涡度相关系统能够观测该小型农业养殖塘上的感热、潜热和CO₂通量;该小型农业养殖塘上的湍流强度随风速衰减的速度快于大型湖泊,风速大于1 m·s^-1时湍流强度趋近于常数,且水平方向上的湍流强度大于垂直方向;该小型农业养殖塘上的湍流动能在中性条件下最大（3.0 m²·s^-2）,且以风切变贡献为主;湍流动能随风速增大而增大,并呈现昼高夜低的变化特征。上述结果可为明确小型水体上的大气湍流特征及小型农业养殖塘与大气之间能量和物质的交换机制奠定一定的理论基础。