通过高空湍流测量估算平流层混合

平流层中的垂直扩散系数是根据在高空清空气湍流（HICAT）调查中获得的数据估算的。HICAT数据样本来自285次飞行，覆盖了超过80万个公里的距离，包括14至21公里海面高度范围内的24000飞行公里的湍流，是平流层中唯一的细尺度真实突风速度的采集。HICAT计划的目标之一是计算每个突风速度分量测量的功率谱密度，波长范围为30–15,000米。对于波长<610米的这些光谱的积分的平方根，被指定为vi（速度的第i分量），这些平方根的计算与动能耗散率ε相关，使用了在动量耗散范围假设下的形式υi2ai½k，其中k是光谱积分的下波数限制（2π/610米），而ai对于纵向分量为0.5，对于横向和垂直分量为0.65，或者总速度矢量为1.8。在对湍流的通量理查森数的假设帮助下，涡流热扩散率Kπ与能量耗散率的关系为Kπ=ε/(3N2)，其中N是布朗特-维萨拉频率。我们的计算表明，小尺度扩散系数在可感知湍流的平均期间内，从海洋区域的4×103 cm2 sec−1变化到高山区域的105 cm2 sec−1，这些包括了总飞行距离的2.0%至5.2%，超过17公里的值迅速下降，除了在山区，冬季时混合似乎在19公里及以上显著。北美和格林兰的整体平均值为190 cm2 sec−1，全球平均值为120 cm2 sec−1，不确定性大约是一个数量级的二分之一。