博拉风实验室模拟方法开发及湍流特性数据集构建研究

《Scientific Data》：Experimental modeling of gusty bora windstorms

　　

摘要

博拉风是一种非天气尺度的下坡强风风暴，以强烈的阵风为特征。虽然博拉风在全世界各地均有出现，但其成因和湍流特性主要在亚得里亚海东岸地区被研究。博拉风的平均风速很少超过17米/秒，但其最大阵风速度可达平均风速的五倍，即70米/秒甚至更高。由于其阵发性且难以预测的特性，博拉风可能对基础设施、交通和农业造成重大损害和故障。本研究在加拿大西部大学独特的WindEEE穹顶研究设施中开发了三种博拉风模拟方法：a) 通过快速改变风扇的角速度，在基本风速和阵风风速之间产生周期性振荡；b) 通过调节风扇角速度，对之前在气象观测杆上记录到的博拉风风速时间序列进行缩放复现；c) 同时应用恒定的水平边界层流和下沉暴流。使用刚性观测杆上安装的七根Cobra探针测量了三个方向上的风速剖面。总共进行了140次实验，从而获得了迄今为止关于博拉风最为全面和独特的实验室数据集。本研究概述了为此目的而开发的新型实验方法及相应数据集。