《表1 5-7月夜间2级风条件下3.08 m和18.10 m高度垂直速度能谱各子区分界频率、平均风速、L/U值、1/NBV值和RB值》

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《黄土高原塬区近地面层重力波的辨识及其特征研究》

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*表示山地尺度大于1000 m，因此L取1000 m，表2取值相同

典型重力波谱可分为从波源到浮力波数的浮力副区和间歇区，随后经过一个重力波与湍流的谱隙后进入湍流惯性副区（Stull，1991）。图3是5-7月夜间2级风条件下3.08 m和18.10 m高度垂直速度重力波-湍流混合谱。从图3中可以看出，垂直速度湍流谱中，在0.009 Hz0.03 Hz以后随着频率增大能量衰减律为-5/3，符合湍流惯性副区能量衰减律。两个频率段中间存在能量峰值的间歇区，这与典型重力波谱特征一致（Stull，1991）。根据典型重力波谱各部分，表1给出波源频率，浮力波数频率和惯性副区峰值频率，并利用18.10 m和3.08 m高度风速和温度梯度计算得到的Brunt-Vaisala频率NBV和整体Richardson数RB。结合表1和图3，塬区的山地尺度L大于1000 m，在2级风速条件下，L/U大于1/NBV，即便是在3.08 m都满足重力波存在的条件。当5月份农作物生长初期，其高度较低，对3.08 m高度的仪器影响较小，两层高度资料所确定的重力波谱段对应的频率较为一致。但随着农作物高度增加和7月小麦被收割后，农田植被高度差异增大，下垫面不再平坦。植被对3.08 m高度的波-湍产生较大影响，低层重力波谱的浮力波数对应频率与18.10 m的结果具有明显差异。但18.10 m重力波浮力波数对应的频率并没有出现太大变化。另外，随着农田植被高度差异达到最大，3.08 m结果从重力波和湍流间隔区以后开始随着频率增大能量衰减律略大于-5/3，直到频率大于0.2 Hz以后，能量衰减律才等于-5/3，进入湍流惯性副区。甚至18.10 m高度在7月份也具有类似特征。同时，随植被高度增加和差异增大，整体Richardson数RB逐渐减小，但他们都大于0.25，且小于1。这似乎表明，随着植被高度差异增大，粗糙度增大，重力波更易于破碎成湍流。