华东沿海高标准农田大气湍流特征的观测分析

为评估Monin-Obukhov相似理论和涡度相关系统在高标准农田的适用性，利用南通高标准农田水稻下垫面涡度相关观测数据，分析了大气稳定度、湍流方差相似性、湍流谱特征、湍流强度和湍流动能等。结果表明：该高标准稻田上方大气呈现白天不稳定、夜晚稳定的昼夜变化特征；Monin-Obukhov相似理论在该高标准农田适用，三维风速归一化标准差随大气稳定度的变化符合“1/3”次方规律，温度、比湿、CO₂密度归一化标准差随大气稳定度的变化在大气不稳定时符合“1/3”次方规律；在惯性子区，三维风速的湍流能谱符合“-2/3”次方斜率，垂直风速与温度、湿度和CO₂密度的协谱符合“-4/3”次方斜率，可见涡度相关系统能够观测该高标准农田的水热和CO₂通量；三个方向上的湍流强度均随风速增大而减小，且水平方向湍流强度大于垂直方向；湍流动能随风速呈二次函数增大，呈现昼高夜低的日变化特征，大气中性时达到最大，且以动力湍流贡献为主。研究结果可为揭示华东地区高标准农田生态系统与大气之间的物质和能量交换特征以及机制提供参考。