大氣邊界層

大氣最底層，靠近地球表面、受地面摩擦阻力影響的大氣層區域。大氣流過地面時，地面上各種租糙元，如草、沙粒、莊稼、樹木、房屋等會使大氣流動受阻，這種摩擦阻力由於大氣中的湍流而向上傳遞，並隨高度的增加而逐漸減弱，達到某一高度後便可忽略。此高度稱為大氣邊界層厚度，它隨氣象條件、地形、地面租糙度而變化，大致為300～1000米。

基本介紹

• 中文名：大氣邊界層
• 外文名：atmospheric boundary layer
• 相關術語：大氣層
• 學科分支：大氣物理學

描述

大氣邊界層內的空氣運動明顯地受地面摩擦力的影響，其性質主要取決於地表面的熱力和動力作用。該層厚度變化與外層氣流的速度有關，也與其自身的氣象條件有關，還與下墊面狀況（如地形、地貌，建築物、植被等）有關。通常，將大氣邊界層分為兩層：近地層和摩擦上層（即埃克曼層）。也有將其分為三層：底層為數毫米厚，對人類無較大影響；再往上為表面層，厚度為100米左右，該層內湍流黏性力為主導力，風速與高度同增；100米以上為埃克曼層，地球自轉形成的科里奧氏力在該層中起重要作用。

特徵

在大氣邊界層內，風速、溫度和濕度都有明顯的日變化，這種日變化隨高度減弱。從流體力學的角度來看，大氣邊界層有如下特點：

①風速隨高度增加而逐漸增大：風速在地表面等於零，而在大氣邊界層外緣同地轉風速度相等。變化規律可用經驗公式表示：

②湍流結構：在大氣邊界層中，大氣流動具有很大的隨機性，基本上是湍流流動，其結構可用湍流度、雷諾應力、相關函式和頻譜（見湍流理論）等表示，氣流湍流度可達20%。

③風向偏轉：在北半球，由於地球自轉產生的科里奧利力的作用，順著地面附近風的方向看，風向隨高度的增加逐漸向右偏轉，而在大氣邊界層外緣，與地轉風的風向相合，風向偏轉角度因時因地而異，一般可達幾十度。

④溫度層結（即溫度隨高度變化）：大氣溫度隨高度變化情況複雜多變，其變化率直接影響大氣的穩定程度。當(T為大氣乾絕熱遞減率，約為每一百米0．98℃)，大氣呈穩定的狀態，特別是當時，穩定度特別大，稱為逆溫狀態，當時，大氣呈中性穩定狀態；當時，大氣呈不穩定狀態。

⑤氣溶膠濃度高：地面是產生氣溶膠的主要源地，該層緊臨地面，氣溶膠（如塵埃、煙、霧等）在該層濃度高。