大气湍流是大气科学和空间科学领域最前沿和最具挑战性的研究内容之一，具有非线性、扩散性、耗散性、间歇性等特征，对物质交换、能量和动量的传输与沉积、大气成分的再分布等活动至关重要，并对航空、航天、军事安全产生重大
影响。而对流层-低平流层自由大气湍流特性及潜在产生机制，尚未得到较好理解。该研究采用全球广泛分布的空间分辨率为5-10m的无线电探空仪数据集，就以下方面开展研究：（1）针对基于高分辨率探空资料研究湍流可造成很大不确定性这一痛点问题，提出了一种Thorpe自由大气湍流分析方法，并证明了该方法结合高分辨率无线电探空仪可用于自由大气湍流统计研究。（2）在NOAA提供的所有90个高分辨率探空站点的基础上，获得了湍流在北美上空的分布特征。并从中选取了四个代表性区域，用于研究湍流随纬度、地形的变化。研究发现，湍流强度在各个纬度上比较接近，湍流耗散率满足对数正态分布，且低平流层的湍流略强于对流层。湍流在中纬有显著的季节性变化特征，而低纬和高纬没有。地形不仅影响湍流强度、也会深刻影响湍流耗散率的方差。（3）初步揭示自由大气湍流在全球的高度-空间分布特征、以及与KH不稳定性、惯性重力波能量的定量关系。湍流发生率在纬度-高度上具有显著的驼峰结构，湍流耗散率在对流层和平流层均满足对数正态分布。此外，湍流活动和理查森数、KH不稳定性、惯性重力波总能量等密切相关。
 

湍流特征,不稳定