臺灣海峽南部大氣邊界層內動量、顯熱與潛熱通量之量測

林首杰 曾若玄

國立中山大學海洋資源研究所

(中華民國八十五年七月二十九日收稿；中華民國八十六年一月二十日定稿)

摘要

　　本研究乃利用海研三號在台灣海峽南部海域進行四個航次（1995年6月～1996年3月）海氣資料（風速、氣溫、濕度、海表水溫）的量測，並藉由慣性消散法估算海面動量、顯熱與潛熱（水汽）適量。整體資料的大氣穩定度參數Z/L值範圍-0.417~0.197，平均風速介於3.5~15.8 m/s。在風速、氣溫與濕度頻譜上，屬於能量消散的高頻區（0.5 ~ 10Hz）可明顯發現斜率接近-5/3的慣性領域之存在，並且大致滿足等向性紊流場的條件。研究結果顯示，當大氣穩定度為不穩定狀況時，海面粗糙長度Z0隨風速增大而增加，Zt與Zq（分別為相對應於溫度與濕度之粗糙長度）則隨著風速增大有減小的趨勢，但是資料點的散亂度頗大，而相當於10m高之中性狀態下的曳力係數C(subscript DN)有隨風速增大而成長的關係存在，即10^3 C(subscript DN) =0.62+ 0.052 U10，其中U10為離海面10公尺高的風速，而顯熱通量係數C(subscript TN)與潛熱通量係數C(subscript EN)則為定值，分別為1.27 ± t 0.15(×10^-3)與1.23 ± 0.16 (×10^-3), C(subscript TN)對Z/L的關係大致上呈現兩層的分佈，在不穩定情況下的C(subscript TN)平均值比起穩定狀況下較大。風應力與風速約呈7/3次方的正比關係，而顯熱通量及潛熱通量分別與U10( Ts – θz)、U10(Qs – Qz)呈線性關係，其中Ts為海表水溫，θz為空氣位溫，Qs為海水的飽和濕度，Qz為Z公尺高的空氣絕對濕度，而所求得之各通量值與巨觀法估算結果差異大致皆在20%的範圍內。綜合所有不穩定條件下的溫度與濕度數據，發現熱紊流強度與水汽紊流強度經無因次化之後與Z/L參數之間具有密切的相關性。

關鍵詞：慣性消散法、動量通量、顯熱通量、潛熱通量、粗糙長度