空氣動力學方法是指通過描述近地層氣流的動力學特性，來解釋各種能量和物質輸送物理過程的微氣象學方法。它的基本假設是在近地層中能量或物質的輸送與其物理屬性的梯度成正比，其比例係數(即湍流交換係數，K)受大氣層結條件、氣流垂直切變等影響湍流的外因參數的制約。由於這種方法是通過氣象要素的垂直分布來計算各種湍流通量，因此又叫作通量-廓線方法或通量-梯度方法，簡稱為垂直梯度法(vertical gradient method,VG)或者梯度法。
基本介紹
- 中文名：湍流梯度法
- 外文名：Turbulent gradient method
- 假設：輸送與其物理屬性的梯度成正比
- 又稱：垂直梯度法
- 原理：垂直分布來計算各種湍流通量
- 優點：概念簡明，理論成熟，且使用方便
基本原理,優缺點,
基本原理
梯度法是利用兩個高度或兩個以上高度測定的風速、氣溫、濕度和其他氣體物質濃度的差求算物理量的湍流輸送量。因此用梯度法測定通量時，至少需要在兩個高度設定風速計和溫、濕度計，並設定對象氣體的濃度分析儀(或吸入口)。因為兩高度的風速、氣溫和物質的濃度差一般很小，所以要求觀測儀器的精度很高，風速、氣溫和水汽壓的誤差很小。
優缺點
總體而言，與渦度相關技術相比，梯度法物理概念簡明，理論成熟，且使用方便，只需要不同高度的常規氣象要素的觀測資料，就可以進行長期的熱量、水汽、CO2以及其他痕量氣體的通量計算與研究，因此在儀器的測定精度、觀測成本與儀器操作等方面的要求較低，成為近地面層湍流通量觀測中常用的技術。但梯度法也存在幾方面的問題，首先，如何在非理想大氣層結條件下計算通量。例如有研究表明，當風速與不同高度水汽壓差小於2.0 m·s-1與0.5 hpa時，利用梯度法所觀測的顯熱與潛熱通量的相對誤差迅速增大(劉樹華等，1999)。其次，梯度法需要在不同高度上進行廓線梯度觀測，這使其適用範圍受到限制，比如在水面上的觀測。
