定义与意义
莫宁–奥布霍夫长度通常用字母”L”表示。它由苏联科学家Andrei Monin和Alexander Obukhov提出，用于量化浮力在湍流动能收支中的作用。具体而言，它表征了湍流产生的机械力和浮力（由温度或湿度差异引起）之间的平衡。
当大气不稳定时，地表加热导致空气上升，浮力起主要作用，L为负值；反之，当大气稳定时，地表冷却抑制空气上升，浮力减弱，L为正值。|L| 值越小，表明浮力对湍流的影响越大。因此，莫宁-奥布霍夫长度是描述大气湍流的重要参数，它的大小和正负可以指示大气边界层的稳定性。
计算方法
莫宁–奥布霍夫长度的计算涉及多个物理量，包括摩擦速度(u*)、地表感热通量(H)、空气密度(ρ)、比热容(cp)和卡尔文–普朗克常数(κ)。其公式为：
L = – (u*3 * T) / (κ * g * (H / (ρ * cp)))
其中：
- u* 是摩擦速度，代表了由于地表摩擦引起的湍流强度。
- T 是平均绝对温度（单位：K）。
- κ 是卡尔文–普朗克常数（von Karman constant），约为0.4。
- g 是重力加速度。
- H / (ρ * cp) 是地表感热通量（单位：K m/s）。
应用领域
莫宁–奥布霍夫长度在气象学、大气物理学和环境科学等领域有着广泛的应用。例如：
- 大气边界层研究：用于分析大气边界层的结构、湍流特征和能量传输过程。
- 天气预报：改进天气预报模型，提高对近地层大气状况的模拟精度。
- 环境监测：评估污染物在大气中的扩散，预测空气质量。
- 农业气象学：研究作物生长与气象条件的关系，优化农业生产。
- 风能评估：用于风能资源评估，确定风力发电场的最佳位置。
通过对莫宁–奥布霍夫长度的分析，科学家可以更好地理解近地层大气的复杂动力学过程。
结论
莫宁–奥布霍夫长度是描述大气边界层内浮力影响的重要参数，它为研究湍流特性、大气稳定性和地表通量之间的关系提供了重要的依据。对莫宁–奥布霍夫长度的研究，有助于我们更深入地理解大气物理过程，并应用于环境监测、气象预报和能源评估等多个领域。