秦志昊 ， 王偉 ，2*， 肖薇 ，2， 胡凝 ，2*， 張彌 ，2， 趙佳玉 ， 謝成玉

（1.耶魯大學(xué)-南京信息工程大學(xué)大氣環(huán)境中心，南京 210044；2.南京信息工程大學(xué)江蘇省農(nóng)業(yè)氣象重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210044）

面積小于1 km2的小型水體是內(nèi)陸水體的重要組成部分[1]，其面積和數(shù)量分別占全球內(nèi)陸水體總量的40%和99%[2-3]。與陸地相比，水體的反照率更低、粗糙度更小、熱容量更大[4]，故小型水體可改變局地氣候和物質(zhì)循環(huán)。首先，在小型水體分布密集區(qū)，如水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)，小型水體會改變局地氣象要素的時空分布[5]，對局地氣溫降幅可達(dá)0.6 ℃[6]，并可將局地相對濕度提高6%[7]；其次，小型水體具有較長的湖-陸邊界[3]，其是生產(chǎn)力高值區(qū)[8]，可使小型水體成為重要的溫室氣體排放源[9]，如僅占內(nèi)陸水體面積9%的超小型水體（小于0.001 km2），其CH4排放量占內(nèi)陸水體CH4擴(kuò)散通量的41%，且標(biāo)準(zhǔn)差超過33%[10]。水面與大氣之間的能量和物質(zhì)交換均以湍流方式進(jìn)行，因此，觀測并描述湍流特征是準(zhǔn)確量化小型水體能量和物質(zhì)通量的重要理論依據(jù)。

渦度相關(guān)系統(tǒng)能以10 Hz的采樣頻率測量垂直風(fēng)速、超聲溫度、水汽密度和CO2含量，并可通過計(jì)算垂直風(fēng)速脈動與標(biāo)量脈動的協(xié)方差得到感熱、潛熱和CO2通量[11]。渦度相關(guān)方法具有可直接測定、理論假設(shè)少、觀測信息全面等優(yōu)點(diǎn)，已成為大型生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)，如全球通量網(wǎng)、歐洲通量網(wǎng)、中國通量觀測研究聯(lián)盟等的核心觀測技術(shù)[12-13]。利用渦度相關(guān)觀測數(shù)據(jù)描述湍流統(tǒng)計(jì)特征不僅可以評估該技術(shù)在小型水體中的適用性，還可以判斷是否滿足Monin-Obukhov相似理論，為獲取小型水體的感熱和潛熱通量提供新的途徑。但小型水體通量觀測存在風(fēng)浪區(qū)不足和高頻損失兩個挑戰(zhàn)[14]。在實(shí)際觀測中，由于小型水體面積小于1 km2，觀測點(diǎn)上風(fēng)向的通量貢獻(xiàn)源區(qū)會覆蓋除水體以外的其他下墊面，導(dǎo)致所觀測的通量信號受到陸地下墊面的污染。因此，通常采取降低觀測高度來減少通量信號污染，但同時也會導(dǎo)致通量信號的高頻損失，如在1.3 m的觀測高度上，高頻損失導(dǎo)致觀測到的CO2和H2O通量比真值低 15%～18%[15]。目前，Monin-Obukhov相似理論在平坦、均一的下墊面上的適用性已得到認(rèn)可[16]，但其在小型水體這種水陸交界的非均一下墊面上的適用性還需進(jìn)一步驗(yàn)證。此外，開路式渦度相關(guān)系統(tǒng)因降雨、異物遮擋等原因?qū)е峦繑?shù)據(jù)缺失[17]，通過湍流統(tǒng)計(jì)特征中的方差相似性關(guān)系，利用通量-方差方法可進(jìn)行感熱通量的計(jì)算和插補(bǔ)[18]，并基于能量平衡原理間接估算潛熱通量，可有效解決小型水體數(shù)量眾多但湍流通量觀測缺乏的矛盾。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人工養(yǎng)殖塘作為重要的小型水體種類之一，其面積與規(guī)模日益增加，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量約占全球的60%，且以每年5.5%的速率上升[19]。長三角是我國主要的淡水養(yǎng)殖區(qū)域，其淡水養(yǎng)殖塘面積總計(jì)6.33×109m2，占全國總量的24%[20]。本研究基于安徽省滁州市全椒縣官渡村小型農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘的通量觀測站2018年的湍流觀測數(shù)據(jù)，通過分析小型農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘上方的大氣穩(wěn)定度分布、湍流方差統(tǒng)計(jì)特征和湍流譜特征，旨在驗(yàn)證Monin-Obukhov相似理論在養(yǎng)殖塘的適用性，探究湍流強(qiáng)度和湍流動能的分布特征及變化規(guī)律，以期為闡明小型農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘與大氣之間能量和物質(zhì)的交換機(jī)制提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

觀測站點(diǎn)位于安徽省滁州市全椒縣官渡村，由大量小型農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘連并組成的養(yǎng)殖區(qū),（31°58′6.96"N，118°15′10.80"E）周圍地勢平坦開闊。觀測點(diǎn)100 m范圍內(nèi)由6個小型農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘組成，超聲風(fēng)速計(jì)安裝朝向?yàn)?0°，超聲風(fēng)速計(jì)正對的農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘面積為7 400 m2，平均水深為2 m。觀測儀器用三腳架安裝于農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘之間的田埂上，包括渦度相關(guān)系統(tǒng)和自動氣象站（圖1）。

圖1 研究區(qū)域位置與觀測系統(tǒng)Fig.1 Location of research area and the observation system

1.2 主要儀器及設(shè)備

EC100渦度相關(guān)系統(tǒng)（美國Campbell Scientific公司）安裝高度距離水面1.8 m，以10 Hz頻率測量三維風(fēng)速、超聲虛溫、水汽密度和CO2密度，其內(nèi)集成1個PTB110氣壓計(jì)（芬蘭Vaisala公司）觀測環(huán)境氣壓；HMP155A溫濕度傳感器（芬蘭Vaisala公司）安裝于與渦度相關(guān)系統(tǒng)相同的高度；05103L風(fēng)向風(fēng)速計(jì)（美國R.M.YOUNG公司）觀測平均風(fēng)速和風(fēng)向；TE525MM-L翻斗式雨量計(jì)（美國Texas Electronics公司）測量降雨量；CNR4四源凈輻射傳感器（荷蘭Kipp&Zonen公司）安裝于距離水面15 cm高（水位最高時）的位置，以觀測向下短波、向下長波、向上長波和反射短波輻射。渦度相關(guān)系統(tǒng)自2016年1月架設(shè)完成后每年進(jìn)行1次紅外氣體分析儀標(biāo)定，以確保湍流和通量觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。因2018年有效數(shù)據(jù)占比最高，接近50%，本試驗(yàn)使用2018年1—12月觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行湍流特征分析。

1.2 觀測方法

使用EddyPro 6.2.1（https://www.licor.com/env/support/EddyPro/software.html）將渦度相關(guān)系統(tǒng)觀測得到的10 Hz原始數(shù)據(jù)處理為30 min平均數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)經(jīng)過奇異值剔除[21]，利用2次坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)[22]去除儀器傾斜和地形起伏等對湍流觀測數(shù)據(jù)的影響，使用塊平均方法進(jìn)行去趨勢，并進(jìn)行感熱 超聲 虛溫校 正[23]、WPL（Webb,Pearman and Leuning)密度效應(yīng)校正[24]和高低通濾波校正[25]。將30 min數(shù)據(jù)分為0（最高質(zhì)量）、1（中等質(zhì)量）、2（最低質(zhì)量）3個等級[26]，本研究僅使用0級數(shù)據(jù)進(jìn)行湍流統(tǒng)計(jì)特征分析。為明確觀測數(shù)據(jù)的空間代表性[27]和觀測信號的來源，使用通量貢獻(xiàn)源區(qū)模型（flux footprint model，F(xiàn)FP）[28]計(jì)算了30 min數(shù)據(jù)的通量貢獻(xiàn)源區(qū)（圖2）。2018年全年觀測通量的80%源區(qū)均位于渦度相關(guān)系統(tǒng)周圍的4個農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘內(nèi)，80%通量源區(qū)范圍的最遠(yuǎn)點(diǎn)和最近點(diǎn)與觀測系統(tǒng)的距離分別為81.4和29.1 m，通量信號主要來源于渦度相關(guān)系統(tǒng)正對的農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘。為避免陸地信號干擾，剔除80%通量貢獻(xiàn)源區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)落在目標(biāo)農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘邊界以外的通量數(shù)據(jù)。EddyPro 6.2.1處理后輸出的2018年30 min數(shù)據(jù)共8 163條，0級數(shù)據(jù)共4 614條，經(jīng)通量源區(qū)質(zhì)量控制后，有3 859條0級數(shù)據(jù)可用于湍流統(tǒng)計(jì)特征分析。

圖2 2018年渦度相關(guān)觀測的通量貢獻(xiàn)源區(qū)范圍Fig.2 Flux footprint area of eddy covariance system in 2018

1.3 測定指標(biāo)與分析方法

1.3.1 湍流方差相似性 Monin-Obukhov相似理論認(rèn)為在平坦、均勻的下墊面上，當(dāng)湍流充分發(fā)展時，近地層的各物理量，如三維風(fēng)速、溫度、濕度、CO2密度等的標(biāo)準(zhǔn)差經(jīng)特征尺度參數(shù)無量綱化后，均可以表示為大氣穩(wěn)定度的函數(shù)[16]，公式如下。

式中，w′為垂直風(fēng)速脈動；T′為超聲虛溫脈動 ；θ為 位 溫 ；κ為Von Karman常 數(shù)（0.4）；g為重力加速度(9.8 m·s-2)；u*與分別表示動力湍流（風(fēng)切變）和熱力湍流（浮力）的貢獻(xiàn)。P0為標(biāo)準(zhǔn)氣壓（105Pa）；Pa為實(shí)際氣壓。

根據(jù)Panosfsky等[29]提出的1/3次方規(guī)律，對u、v、w風(fēng)速分量采用普適函數(shù)fx(ξ)進(jìn)行擬合。

這是美國為重啟本輪對伊朗制裁而設(shè)立的臨時性過渡機(jī)制，根據(jù)是現(xiàn)代法治國家普遍承認(rèn)的“法無溯及力”的基本原則，即法律一般情況下不應(yīng)對生效之前相關(guān)主體的行為造成不利的后果?！兑晾屎藚f(xié)議》第37條中也有類似規(guī)定，即締約國在按照《伊朗核協(xié)議》的糾紛處理機(jī)制（退出《伊朗核協(xié)議》并）重啟對伊朗的制裁時，“不得溯及締約國和伊朗之間在《伊朗核協(xié)議》生效期間簽署的合同”，前提是這些合同的簽訂和履行須符合《伊朗核協(xié)議》和聯(lián)合國安理會決議的規(guī)定。

式中，Cx1、Cx2為常數(shù)；當(dāng)ξ＜ 0時，Cx2前取減號，當(dāng)ξ＞ 0時，Cx2前取加號。

對T、q和c采用Tillman等[30]方法進(jìn)行擬合。

式中，Cx3、Cx4、Cx5為常數(shù)。

在中性和穩(wěn)定條件下，Sfyri等[31]認(rèn)為采用公式（6）可更好地?cái)M合溫度歸一化標(biāo)準(zhǔn)差與大氣穩(wěn)定度之間的關(guān)系。

式中，Cx6、Cx7、Cx8、Cx9、Cx10為常數(shù)。

1.3.2 湍流頻譜分析 渦度相關(guān)系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)表示湍流的時間變化特征，通過傅里葉變換將時域上的湍流信號轉(zhuǎn)換到頻域上，以分析不同頻率的湍流信號對整體的貢獻(xiàn)，檢驗(yàn)觀測系統(tǒng)對不同頻率信號的觀測性能[32]。湍流能譜分為含能渦區(qū)、慣性子區(qū)和耗散區(qū)3個部分[32]。經(jīng)Kolmogorov等[33]證明，對于定常湍流，在慣性子區(qū)，湍流動能隨著頻率以-5/3次方遞減。

式中，x為u、v、w；Fx為湍流能譜函數(shù)；αx為x方向上的無量綱Kolmogorov常數(shù)；?為湍流耗散率；k為波數(shù)；n為自然頻率；uˉ為平均風(fēng)速。

實(shí)際應(yīng)用中，常將自然頻率與湍流譜的乘積作為因變量，或?qū)⒆匀活l率轉(zhuǎn)變?yōu)闅w一化頻率，此時，湍流能譜與頻率之間符合-2/3次方規(guī)律。類似地，2個物理量之間的協(xié)譜隨著自然頻率以-7/3次方遞減，協(xié)譜與歸一化頻率在慣性子區(qū)中符合-4/3次方規(guī)律。

式中，Ix為x方向上的湍流強(qiáng)度；x為u、v、w；σx為三維風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)差；uˉ為平均風(fēng)速。

1.3.4 湍流動能 湍流動能是湍流活動強(qiáng)度的量度，與湍流的產(chǎn)生、發(fā)展、衰減和耗散相關(guān)，與大氣邊界層中的動量、能量和物質(zhì)傳輸直接相關(guān)，計(jì)算公式如下[34]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Matlab 2019b對湍流統(tǒng)計(jì)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過Origin 2020與Matlab 2019b進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 風(fēng)向、風(fēng)速和大氣穩(wěn)定度特征

如圖3所示，2018年1—12月試驗(yàn)地主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北方向（NE，13.1%），其次為北北東風(fēng)（NNE，12.5%）、東風(fēng)（E，10.6%）和東東南風(fēng)（EES，10.0%）；全年觀測高度平均風(fēng)速多處于0～4 m·s-1之間，其中以0～2 m·s-1的風(fēng)居多，頻率為65.5%，2～4 m·s-1的風(fēng)占31.2%，超過4 m·s-1的風(fēng)不足3.4%。2018年1—12月農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘上方大氣多處于不穩(wěn)定狀態(tài)。大氣穩(wěn)定度參數(shù)小于0的頻數(shù)占74.0%，其中以穩(wěn)定度處于-0.05～0之間的弱不穩(wěn)定為主，占34.4%；處于0～0.05的弱穩(wěn)定狀態(tài)占17.0%。全天87.5%的時間段農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘上方大氣均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，僅在17:00—20:00時呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)；養(yǎng)殖塘上方大氣在9:00—10:00最不穩(wěn)定，大氣穩(wěn)定度參數(shù)數(shù)值接近-0.4，此后大氣穩(wěn)定度持續(xù)上升，至19:00—20:00達(dá)到最大值0.05。研究結(jié)果表明，與陸地上大氣白天不穩(wěn)定、夜晚穩(wěn)定的晝夜變化特征不同，農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘夜晚水體釋放的熱儲量可為感熱和潛熱通量提供能量，導(dǎo)致大氣不穩(wěn)定[35-36]。

圖3 2018年農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘風(fēng)向、風(fēng)速和大氣穩(wěn)定度Fig.3 The wind direction，wind speed and atmospheric stability at fish pond in 2018

2.2 湍流方差相似性

圖4 u、v、w風(fēng)速分量歸一化標(biāo)準(zhǔn)差隨大氣穩(wěn)定度參數(shù)的變化Fig.4 Normalized standard deviation of u，v，w wind components variation with atmospheric stability parameter

2.2.2 標(biāo)量歸一化標(biāo)準(zhǔn)差隨大氣穩(wěn)定度的變化如圖5所示，本試驗(yàn)中溫度的歸一化標(biāo)準(zhǔn)差隨大氣穩(wěn)定度的變化在不穩(wěn)定條件下符合1/3次方規(guī)律，而在中性和穩(wěn)定條件下符合-1次方規(guī)律。比濕的歸一化標(biāo)準(zhǔn)差與大氣穩(wěn)定度參數(shù)的關(guān)系在不穩(wěn)定條件下符合1/3次方規(guī)律，在大氣穩(wěn)定時，接近于常數(shù)2.49。CO2密度歸一化標(biāo)準(zhǔn)差與大氣穩(wěn)定度參數(shù)之間的擬合關(guān)系易受高值影響，使用最小二乘法擬合產(chǎn)生較大偏差，改用穩(wěn)健擬合方法（bisquare方法）使擬合線接近數(shù)據(jù)點(diǎn)。無論大氣是否穩(wěn)定，CO2密度的歸一化標(biāo)準(zhǔn)差隨大氣穩(wěn)定度的變化規(guī)律均不明顯。

圖5 T、q、c的歸一化標(biāo)準(zhǔn)差隨大氣穩(wěn)定度參數(shù)的變化Fig.5 Relationship between normalized standard deviation of T，q，c variation with atmospheric stability parameter

3.3 湍流能譜特征分析

如圖6所示，u、v的速度譜在慣性子區(qū)內(nèi)均符合-2/3次方規(guī)律，其峰值分別出現(xiàn)在0.002和0.004 Hz附近，這可能與大氣穩(wěn)定度較低時速度譜譜峰向低頻移動有關(guān)[37]。w方向的速度譜在慣性子區(qū)中斜率略小于-2/3，其峰值出現(xiàn)在0.5 Hz附近。3個方向的速度譜在高頻區(qū)間均出現(xiàn)上翹。結(jié)果表明，對于農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘這種低通量下墊面[14]，湍流脈動信號易被白噪聲掩蓋，在速度譜上顯示為+1次方規(guī)律[38]。

圖6 三維風(fēng)速分量的歸一化功率譜Fig.6 Normalized power spectra of three-dimension wind components

如圖7所示，垂直風(fēng)速與3個標(biāo)量的協(xié)譜均與Kaimal等[37]的標(biāo)準(zhǔn)譜線一致，在慣性子區(qū)內(nèi)均呈現(xiàn)-4/3次方規(guī)律關(guān)系，峰值均出現(xiàn)在0.2 Hz左右。隨著頻率降低，w′c′與歸一化頻率間的關(guān)系逐漸離散，而w′T′與w′q′在低頻下仍與標(biāo)準(zhǔn)曲線保持一致。結(jié)果表明，渦度相關(guān)系統(tǒng)能夠有效地觀測該農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘上方垂直風(fēng)速與溫度、濕度和CO2密度的協(xié)方差，即能夠準(zhǔn)確地觀測感熱、潛熱和CO2通量。

圖7 垂直風(fēng)速與T、q、c的協(xié)譜Fig.7 Normalized cospectrum of vertical wind speed with T，q，c

2.4 湍流統(tǒng)計(jì)量特征分析

2.4.1 湍流強(qiáng)度分布特征 由圖8可知，u、v方向上的湍流強(qiáng)度分布一致，概率密度峰值出現(xiàn)在0.25附近，0.10～0.40范圍內(nèi)的u、v方向上的湍流強(qiáng)度分別占87.9%和85.7%。w方向上湍流強(qiáng)度明顯低于u、v方向的結(jié)果，且分布比u、v方向上結(jié)果更集中，主要集中于0.10附近，0.05～0.20范圍內(nèi)的湍流強(qiáng)度占89.60%。3個方向上的湍流強(qiáng)度隨風(fēng)速增大而減小，風(fēng)速小于1 m·s-1時，隨著風(fēng)速增大，湍流強(qiáng)度迅速降低；當(dāng)風(fēng)速超過2 m·s-1時，湍流強(qiáng)度趨于常數(shù)，Iu為 0.23，Iv為 0.21，Iw為0.10。u、v方向的湍流強(qiáng)度區(qū)間均值明顯大于w方向。當(dāng)風(fēng)速較低時，u、v兩個方向上的湍流強(qiáng)度差異較??；當(dāng)風(fēng)速超過3 m·s-1，u方向的湍流強(qiáng)度開始大于v方向結(jié)果，且差值隨風(fēng)速增加而增大，在高風(fēng)速時，Iu＞ Iv＞ Iw。

圖8 三維風(fēng)方向上湍流強(qiáng)度的概率密度分布和湍流強(qiáng)度隨風(fēng)速的變化特征Fig.8 The probability density of turbulence intensity in three-dimensional wind speed direction and turbulence intensity of u，v，w components decrease with wind speed

2.4.2 湍流動能特征 如圖9所示，湍流動能在大氣中性時最大，當(dāng)大氣偏離中性向穩(wěn)定和不穩(wěn)定方向發(fā)展時，湍流動能迅速降低。湍流動能主要來源于風(fēng)切變和浮力作用，在風(fēng)速較大的中性條件下，風(fēng)切變對湍流動能的貢獻(xiàn)最大，明顯高于穩(wěn)定和不穩(wěn)定條件下的結(jié)果。浮力對湍流動能的貢獻(xiàn)的量級（約10-4）明顯小于風(fēng)切變，且隨著不穩(wěn)定程度增大而增大，在穩(wěn)定條件下，浮力對湍流動能的貢獻(xiàn)為負(fù)值，即抑制湍流發(fā)展。湍流動能隨平均風(fēng)速增大而增加，兩者呈二次函數(shù)關(guān)系，擬合公式：ˉ=0.039uˉ2+0.065uˉ+0.069。湍流動能呈現(xiàn)顯著的晝高夜低的單峰型日變化特征，湍流動能從6:00開始增大，13:00達(dá)到峰值（0.64 m2·s-2），隨后下降，20:00降至最低（0.2 m2·s-2）。

圖9 湍流動能隨大氣穩(wěn)定度、風(fēng)速和時間的變化特征Fig.9 Variations in turbulent kinetic energy with atmospheric stability，wind speed and time

3 討論

三維風(fēng)速歸一化標(biāo)準(zhǔn)差與大氣穩(wěn)定度的關(guān)系通常用σx/u*=Cx1(1 ± Cx2ξ)13擬合，得到系數(shù)Cx1和Cx2的數(shù)值[29]。從數(shù)理角度而言，Cx1表示σx/u*在大氣中性（ξ=0）時的數(shù)值；Cx2表示大氣偏離中性時σx/u*隨ξ的變化速率，其值越大，σx/u*在Cx1基礎(chǔ)上的變化越快。本研究中，大氣不穩(wěn)定和穩(wěn)定條件下，u、v方向上的擬合系數(shù)Cx1均較相近，不穩(wěn)定條件下分別為2.87和2.98，穩(wěn)定條件下分別為2.93和2.61，而w方向上的擬合系數(shù)Cx1低于水平方向，不穩(wěn)定和穩(wěn)定條件下分別為1.24和1.25，這與已有研究結(jié)果一致[39-43]。分析原因?yàn)樗椒较蛏贤牧髦饕艿絹碜陨嫌蔚拇蟪叨蕊L(fēng)場和地形條件的影響，且受到動力因素的影響更大，水平風(fēng)速波動較大；而垂直方向上主要為小尺度湍渦，不易受地形影響，以熱力因素影響為主，垂直風(fēng)速波動較小[29]。

由于水面粗糙度隨著風(fēng)速變化而改變，導(dǎo)致不同水體上大氣中性條件下三維風(fēng)速的歸一化標(biāo)準(zhǔn)差也存在差異。研究表明，在養(yǎng)殖塘、湖泊和海洋水體下墊面上，水平風(fēng)速分量u、v的歸一化標(biāo)準(zhǔn)差接近，均值分別為 3.13 和 3.00[39-40，42，44-45]。相比于海洋觀測結(jié)果[40，44-45]（以數(shù)據(jù)量綱為1計(jì)算水平風(fēng)速為1.81～2.39，垂直風(fēng)速為1.16～1.25），中性條件下內(nèi)陸水體（如湖泊和農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘）水平風(fēng)速歸一化標(biāo)準(zhǔn)差更大[39,42]，變化范圍為2.92～4.49，垂直風(fēng)速歸一化標(biāo)準(zhǔn)差接近（0.77～1.24）。Zhang等[46]研究表明，中性條件下水平風(fēng)速歸一化標(biāo)準(zhǔn)差隨著下墊面粗糙度降低而增大，由于海面風(fēng)速更大和海浪起伏的影響，內(nèi)陸水體粗糙度小于海面，這可能是導(dǎo)致內(nèi)陸水體觀測結(jié)果更大的原因。內(nèi)陸水體與海洋的垂直風(fēng)速歸一化標(biāo)準(zhǔn)差無明顯差異，這是由于引起垂直風(fēng)速波動的小湍渦不易受地形影響，下墊面性質(zhì)對垂直風(fēng)速結(jié)果影響較小[29]。

本研究中u、v方向上湍流強(qiáng)度分布與羊卓雍措湖的觀測結(jié)果[42]類似，但w方向的湍流強(qiáng)度分布的峰值高于羊卓雍措湖，這可能與觀測高度有關(guān)。本研究的觀測高度為1.8 m，羊卓雍措湖的觀測高度為2.1 m[42]。隨著高度上升，風(fēng)切變引起的湍流會減弱，導(dǎo)致湍流強(qiáng)度隨著高度增加而減小[47]。本研究中，農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘上的大氣湍流強(qiáng)度在風(fēng)速接近1 m·s-1時已衰減至常數(shù)，而羊卓雍措湖[42]與巴丹吉林沙漠湖泊[39]的大氣湍流強(qiáng)度在風(fēng)速接近2 m·s-1時才衰減至常數(shù)，表明農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖塘這種小型水體的湍流強(qiáng)度隨風(fēng)速衰減速度快于大型湖泊。