近日，流体力学研究领域的顶级权威期刊 Journal of Fluid Mechanics发表兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室郑晓静院士研究团队在民勤沙尘暴野外观测站的大气表界层内大尺度湍流运动的最新研究成果，论文研究受到国家自然科学基金的重点项目和重大项目的资助。这一论文的发表标志着我校风沙环境力学研究进入到了流体力学的深层次前沿。

壁湍流问题是流体力学经典研究课题之一，而高雷诺数情形下壁湍流统计特征的标度关系及大尺度的湍流结构形成与演化的机理研究是当前流体物理与流体力学前沿的热点研究课题。受自然环境的影响，历史上甘肃民勤的青土湖（约300平方公里）现已干枯为平坦沙漠地貌，成为当前国际上开展风沙与沙尘暴野外观测的最好场地。

郑晓静院士领导的研究团队针对风沙环境力学除了开展理论研究和可控风洞实验研究外，还一直投入到风沙与沙尘暴的野外观测研究并在此地建立了占地25亩“青土湖观测列阵”（QLOA），近6年内实现了大气表面层风沙与50余场沙尘暴运动多物理量的空间同步观测，获得了目前国际上壁湍流的最大雷诺数（高达10^6~7）观测值。

图：郑晓静院士研究团队建立de青土湖观测列阵

这篇发表的论文，主要在观测结果的基础上揭示出了大气表面层大尺度湍流结构湍动能的尺度分布特征及其沿高度变化的新规律。即观测结果显示出在高雷诺数下大气表面层内超大尺度湍流结构的含能是随高度上升而增加的，这不同于以往在中低雷诺数情形的实验特征。

在此基础上，论文还给出了这一新规律所包含的新的内在机制：即意味着大气表面层中除了自下而上的近壁能量循坏之外，还可能存在其它的能量来源。例如，在表面层外存在着更大尺度“涡”的自上而下的剪切破碎过程。本文结果加深了对大气表面层中超大尺度结构形成与演化的新认识，为进一步深入揭示大气表面层中物质传输（如沙尘暴过程等）机制奠定了基础。

文章链接：

Guohua Wang and Xiaojing Zheng, "Very large scale motions in the atmospheric surface layer: a field investigation," Journal of Fluid Mechanics, Volume 802, September 2016, pp. 464-489

郑晓静院士简介:

郑晓静，兰州大学教授，博导，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，中科院学部数理学部常委、“甘肃省荒漠化与风沙灾害防治国家重点实验室”和“北京大学湍流与复杂系统国家重点实验室”学术委员会主任等。

郑晓静院士对非线性圆薄板方程精确求解以及近似解析求解方法的收敛性等问题做出了具有终结性意义的工作，被钱伟长等学界同行评价为是“国内外少见的优秀工作”、“已处国内外领先地位，是五十年来该课题最完备的一项研究”。开拓了电磁固体力学研究领域，针对复杂电磁场环境下的铁磁等功能结构材料力学行为开展了理论和计算研究，研究成果获IEEE超导委员会的最佳贡献论文奖和国家自然科学二等奖。开创了风沙环境力学，对风沙电现象开展了系统研究，成功实现了对沙丘场形成演化过程的定量模拟，“将原有的风沙物理学理论体系向更为合理和准确的方向大大推进了一步”、“提升了我国风沙运动研究的国际影响力”，部分成果获国家科技进步二等奖。

（本文信息来源：兰州大学网站；由e科网整理编辑）

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