摘要
本文利用船载实测资料和大涡模拟，对东海黑潮暖水区一次夜间云顶逆温边界层的抬升过程进行了分析。 数值模拟结果表明，边界层的发展是海气界面热通量和边界层顶长波辐射以及卷夹的共同作用。表面潜热通量的供应使边界层内水汽增加，水汽抬升凝结释放潜热伴随了云的生成。云生成后边界层内水汽通量和热通量的分布发生了改变，云层的水汽通量变大，在云顶辐射冷却和云顶的卷夹共同影响下，热通量在云顶处发生突变。垂向湍流速度分别在云内和近海表面有极大值存在，在云底有极小值出现。同时，云的形成可以通过改变边界层内浮力项的贡献来影响边界层的垂直结构，云区内有正的浮力项贡献，而云底以下有负的浮力项贡献。 通过数值试验定量探讨了海温和云顶长波辐射对边界层垂直结构的影响。 （1）海温升高1K之后，表面潜热通量和感热通量分别增加80W/m2和7W/m2，比固定海温试验增加了50%和40%，边界层内比湿增加，边界层加深，提前1h生成云，水汽通量和热通量均增大，垂向湍流速度增大了30%，平均为2m/s。但是在模式中后期（积分8h以后）这种高海温不利于云的维持，云量较少。 （2）先升高后降低海温试验中，当边界层内大气与下垫面保持稳定后，降低下垫面的温度，边界层内的水汽、热量贡献急剧减小，不利于之前稳定状态的维持，最终表现为边界层内没有明显的湍流活动，没有云的生成，边界层高度降低。两个海温试验的作用效果都是从海气界面开始，首先改变的是水汽和温度的分布，进而影响通量的变化来影响整个边界层的发展。 （3）关闭辐射对云区和边界层顶的影响比较大。由于没有云顶的长波辐射冷却，水汽通量和热通量在边界层中上层的减小明显，垂向湍流速度在边界层中上层不存在极大值，最大垂直速度减小了0.3m/s，减小了20%，垂向积分的湍流动能降低了120kg/s，降低了约30%。这样的分布导致边界层内不再出现明显的云区和云底以下不同的通量分布，通量廓线与晴空边界层廓线相当。 数值模拟和数值试验还表明，云的产生对边界层内通量的分布起到决定性作用。（1）在初始条件相同的情况下，边界层内不同的液态水含量、不同的云厚对水汽通量和热通量的分布有不同的结果。（2）小云滴粒子有效半径（1μm）情况下云的分布更持久，云更厚，云区的水汽通量增加了约40%，长波辐射通量在云区中上层的变化量更大。
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