在近地面层内确定湍流通量，是近代大气科学、生态科学和地理科学等领域共同关注的科学问题。大气湍流通量观测的理论是各态历经假设所要求的时间定常和下垫面水平均匀条件下发展起来的M-O相似性，而近代湍流通量面临的却是复杂地形非均匀下垫面和长周期非定常的观测。
中科院寒旱所科研人员通过利用青藏高原那曲高寒气候环境观测研究站和美国CASE99近地面层观测资料，分析验证了涡动相关系统观测的各态历经假设的条件。通过部分观测资料验证，小于大气边界层尺度，即空间尺度量级小于1000m，时间尺度量级小于10min的大气湍流涡旋，很好地满足均值各态历经定理条件，属于宽各态历经平稳随机过程；而空间尺度量级大于边界层尺度的涡旋，不能满足均值各态历经定理条件，属于非各态历经平稳随机过程。所以，用有限时间平均取代系综平均计算大气湍流随机变量的均值，可能捕获了尺度量级边界层尺度1000m以下的涡旋平稳随机过程信息，而不能完全捕获超出大气边界层尺度涡旋非各态历经随机过程信息。导致涡旋相关法观测中，以有限时间平均取代系综平均，因丢失更大尺度涡旋的低频分量信息而带来较大误差。多点观测比单站观测，其宽各态历经平稳随机过程从边界层尺度1000m以下涡旋扩展到大于边界层尺度2000m湍流涡旋，使计算湍流均值或方差和湍流通量可能更满足各态历经假设，其结果可能更接近真值。无论是垂直速度还是温度，若能较好满足各态历经条件的平稳随机过程，则其不同时间尺度涡旋的湍流方差较好地遵循M-O相似性理论；而非各态历经随机过程，则其湍流方差偏离M-O相似性关系。
该项研究有益于加深认识近代大气湍流通量观测面临的问题并克服所面临的困难提供理论依据。
研究成果发表于《Atmospheric Chemistry and Physics Discussion》。
