湍流物質能量輸送

在植物群落附近由於風速梯度而形成各種大小的渦旋氣團，氣團的不規則運動就形成湍流，在湍流運動過程中，對熱量、水和二氧化碳等物質進行輸送。在近地層，湍流引起的空氣運動通過混合輸送動量、熱、水汽和二氧化碳等物質，即通過湍流把具有某種性質的(特定的風速和溫、濕度)的空氣從一個地方運送到另一個地方，與那裡的空氣進行混契約時，把具有不同性質的空氣從另一個地方運送到這裡，與這裡的空氣混合實現物質的傳輸。湍流具有使空氣混合，性質均一的作用，通過這種混合把動量、熱量、物質等從高值區向低值區輸送，這一現象就稱之為湍流擴散(turbulent diffusion)。在單位時間通過單位面積的垂直方向輸送的動量、熱和物質的量稱為通量(flux)或者通量密度(flux density)。

基本介紹

• 中文名：湍流物質能量輸送
• 外文名：Turbulent material energy transport
• 意義：把具有不同性質的空氣地理上運送
• 輸送物1：二氧化碳
• 輸送物2：水汽
• 輸送物3：熱量

二氧化碳輸送

對於CO₂的輸送而言，因白天植物進行的光合作用吸收同化CO₂，因而冠層及其內部CO₂濃度低，冠層上部CO₂濃度高，於是當起源於上部的高濃度的湍渦與起源於下部的低濃度的湍渦進行交換時，湍流向下輸送CO₂，此時的CO₂的湍流通量一般記為負值，表示植物吸收CO₂。夜間由於植物和土壤的呼吸作用使冠層內CO₂濃度升高，湍流向上輸送CO₂通量記為正值，表示生態系統向大氣釋放CO₂。

水汽輸送

對於水汽的輸送而言，在無雨的情況下，白天植被蒸騰和土壤蒸發釋放出大量的水汽，因而冠層及其內部濕度較大，於是當起源於上部的低比濕湍渦與起源於下部的高比濕湍渦進行交換則湍流向上輸送水汽，水汽的湍流通量為正值；在夜間，水汽主要來源於土壤的蒸發，冠層及其內濕度的高值區，故此時的水汽通量也為正值於夜間溫度較白天低，如果冠層及其內部達到飽和，就會發生水汽凝結的現象，所以也常有水汽通量為負值的情況發生，但這種情況在乾燥地區不是很常見，即使出現其數值也很小，而在水分比較充足，特別是雨後的森林其數值會很大。

熱量輸送

白天下墊面受熱升溫，冠層及其內部溫度高於冠層上部的溫度，空氣受熱膨脹上升，而上部的冷的湍渦向下運動，實現顯熱的湍流交換，因此白天的顯熱通量為正值。在夜間，下墊面強烈輻射降溫，特別是在冠層的某個高度上，溫度達到極小值，此處至會出現逆溫。在這種情況下，冠層及其內部溫度為低值區，其上的氣溫為高值區，上下湍渦交換的結果表現為顯熱通量為負值，熱量由高層大氣向下墊面輸送。夜間如沒有逆溫出現，則在冠層附近溫度梯度也將大大地削弱，正的顯熱通量也不會很大。因此，夜間的顯熱通量無論出現正負，其絕對值都要比白天的通量小一個量級左右。

以上分析的三個物理量都是在有覆被下的一般情形。對於無植被覆蓋或僅有低矮植被覆蓋，環境條件發生變化以及其他物理量的湍流輸送過程來說，通量湍流輸送的結果是向上還是向下，量級是多少，還要放在特定的環境下具體分析。