馮卡門的零點四

中國航天之父錢學森病逝, 說老實的並無特別感覺(絕無不敬之意). 今天看報紙時反而注意到他的導師 von Karman. von Karman 雖然和氣象學沒有太大關系, 但以他命名的常數(von karman constant, 約等於 0.4)則常常會出現在數值模式內.

氣象網友們也有注意到高地風速和近海平面風速的換算關系. 推廣一點, 就是要考慮風速隨高度的變化. 在近地層(距地面 100 米範圍內), 根據理論推導和實驗, 可得知風速呈對數(logarithm)分佈:

上式中的 kappa 即 von karman constant.

若以上公式在任何天氣和地面情況下都適用, 那倒是很好辦, 但遺憾地並沒有這麼簡單. 上式只是在特定情況, 在並沒有很嚴緊的理論基礎下導出來的方程. 因此, 在日常大氣監測中, 氣象人員除了要量度接近地面(即日常的量度高度, 如 2 米, 10 米等)的氣象參數外, 仍然常要量度整個近地層的分佈, 最直接的方法可能是建立氣象塔, 亦有遙感方法如 wind profiler.

近地面風速分佈的重要性不僅在於換算等問題. 更重要的, 是與之相關的地(或海)面和大氣的能量和熱量交換. 這是一個準確數值模式少不了的部分.

參考:
http://en.wikipedia.org/wiki/Von_Karman
http://en.wikipedia.org/wiki/Von_K%C3%A1rm%C3%A1n_constant