基于相似理论的湍流数据质量控制

【作者】 吕瑞； 胡非； 师宇； 贺园园；

【机构】 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室； 中国科学院大学；

【摘要】 湍流运动对污染扩散有重要影响,大气湍流的业务观测较少,且观测仪器极易受环境因素破坏和仪器自身热噪声影响,测量的数据需要进行质量控制后才能使用。本研究对湍流数据质量控制中的数据插补技术进行系统研究,主要分为两类,单点插补和序列插补。结果表明,单点插补采用低阶插值优于高阶插值,主要原因是湍流运动具有很强的随机性,高阶插值结果常为野点。序列插补采用模拟技术,该方法以Monin-Obukhov相似理论和平稳随机序列模拟为基础,将大气稳定度参数作为模型输入参数,模拟大气湍流运动。首先,建立表征近地层湍流统计特征的概率密度(pdf)和功率谱(psd)与稳定度参数z/L的关系;其次,建立表征大气湍流空间相关性的相干函数与稳定度参数z/L的关系;最后,采用谐波叠加法模拟多点平稳脉动速度,并对原始序列替代插补。应用该方法对北京325m铁塔湍流观测资料进行插补,效果良好。更多还原