为进一步加强专业教育、深化气象专业认知,3月26日,龙山书院在理政楼204举办了第八十五期龙山师说专题讲座——大气边界层主要理论和应用现状。本次讲座特邀人工智能学院万秉成老师主讲。
万秉成首先以“大气边界层的简要介绍”为切入点,从自然界流体运动的两种基本状态——层流与湍流入手,引入雷诺数等关键无量纲参数,阐释了边界层内复杂多变的湍流运动特征。随后,万老师从动力学尺度视角出发,系统梳理了天气系统的时空谱系:涵盖从数分钟至数月、数米至数千公里的多尺度气象现象。在此框架下进一步明确,大气边界层主要关注其中的微尺度过程,帮助同学们建立起天气多尺度体系与边界层定位的整体认知。
在核心理论讲解环节,万秉成老师深入剖析了地表与大气之间的能量交换机制,详细解读了感热、潜热等关键通量的相互作用,并重点阐释了莫宁-奥布霍夫相似理论与混合长理论在描述风速廓线中的应用。通过引入奥布霍夫长度等特征尺度,万老师揭示了不同层结条件下风速分布的数学物理本质,以及湍流交换系数与粗糙度参数之间的内在联系。
在研究思路与成果分享部分,万秉成老师介绍了其团队针对传统边界层理论的创新性修正工作:基于修正混合长的森林和城市粗糙子层参数化方案的建立,并结合北京325米铁塔观测、亚马逊通量塔数据进行方案验证。而后通过融合高精度建筑物数据的次百米尺度城市气象模拟、以及风电场实测案例,万秉成老师展示了这些研究成果在风能资源评估、城市地空复杂气象模拟中的实际应用价值,并着重阐明:精准提升大气边界层的模拟精度,能够有效辅助优化整体模式效果,进而提升气象系统的模拟与预报准确率。
本期龙山师说为同学们系统呈现了大气边界层领域从基础理论到前沿应用的完整知识图谱,不仅帮助同学们夯实了专业基础,更激发了大家对大气科学研究的探索热情。同学们表示将以本次讲座为契机,深化专业认知、强化专业基础,为未来的气象之路奠定坚实基础。

讲座现场