在稳定边界层中，根据湍流的强弱可以将湍流划分为弱稳定层结中的强湍流和强稳定层结中弱湍流，强弱湍流的转变过程被称为HOST（HOckey-Stick Transition）机制。由于经典Monin-Obukhov相似理论仅在强湍流下才成立，研究强弱湍流转变的物理机制，并构建判别依据具有重要的科学意义与应用价值。
张宁教授课题组研究发现稳定边界层强弱湍流的转变与“薄饼涡旋”（Pancake vortices,湍流垂直长度尺度和浮力长度尺度相当的湍流涡旋）的建立有关。研究通过构建能谱模型，将湍流垂直长度尺度和浮力长度尺度引入模型，推导出稳定边界层强弱湍流的转变发生在水平Froude数的时候（图1）。通过该无量纲指标结合稳定度校正的对数风廓线可以方便地计算强弱湍流转变的风速阈值。研究结论对HOST机制提出了合理的物理机制解释，并为在数值模式中构建通用的稳定边界层参数化方案提供了理论基础。
该研究工作发表在Geophysical Research Letters上。该研究得到了国家自然科学基金项目（42275065,41975006）和中国气象局重点创新团队项目（CMA2022ZD09）的共同资助。论文第一作者为博士生邵鑫，通讯作者为张宁教授。
论文信息：
Shao, X., Zhang, N., Li, D., & Sun, J. (2023). A Non‐Dimensional Index for Characterizing the Transition of Turbulence Regimes in Stable Atmospheric Boundary Layers. Geophysical Research Letters, 50(18). https://doi.org/10.1029/2023gl105304
图1：湍流摩擦速度随 (a) 风速，(b) 水平Froude数，(c) 稳定度参数，(d) 梯度理查德森数的演变过程。