地面粗糙度
又称"粗糙度参数"。表示地球表面粗糙程度并具有长度量纲的特征参数。
- 中文名 地面粗糙度
- 外文名 surface roughness
- 相关术语 粗糙度参数
- 学科分支 大气物理学
基本简介
又称"粗糙度参数"。表示地球表面粗糙程度并具有长度量纲的特征参数。
描述
地面粗糙度存在两种理解 ，一种是从空气动力学的角度出发，因地表起伏不平或地物本身几何形状的影响，风速为0的位置并不在地表，而是在离地表一定高度处，这一高度被定义为地面粗糙度，也称为空气动力学粗糙度;另一种理解主要是从地形学角度出发，将地面凹凸不平的程度定义为粗糙度，也称地表微地形。空气动力学粗糙度并非仅仅指物体表面的粗糙程度，而主要是从流体力学的角度上指出物体表面对流经流体的影响的一个综合力学参数。空气动力学意义上的地面粗糙度表征的是地表与大气的相互作用，反映地表对风速的消减作用，以及对风沙活动的影响。
计算
当下垫面为地面时，地面粗糙度代表近地面平均风速(扣除湍流脉动之后的风速)为0处的高度。它在推导风的对数定律时，作为下边界条件引入。当下边界平坦时，地面粗糙度较小，反之较大。表1中给出地面粗糙度的几种代表值 。
表1 地面粗糙度代表值
地面覆盖物 | 粗糙度z0(米) |
水面或光滑冰面(水面上z0随风速增大而增大) | 0.001 |
谷草地 | 0.1 |
长草地、石头摊 | 0.05 |
牧场 | 0.2 |
城郊房舍区 | 0.6 |
森林、城市区 | 1~5 |
当地面有较高的覆盖物(如城市建筑、树林、农作物)时，地面粗糙度表征的是与大气接触的覆盖物顶部的崎岖情况(而不是地面的情况)，这时平均风速为0的高度应是地面粗糙度和一个与覆盖物高度有关的订正值之和。这个订正值称为位移长度或零平面位移，典型值为覆盖物高度的2/3至4/5。通常用中性层结条件下观测的近地面风速廓线由高向低延伸至风速为0处，该高度即为地面粗糙度和位移长度之和。若覆盖物高度很低，则所得风速为0的高度就为地面粗糙度。