细胞对流
作者：WERY
更新时间：2024-06-15
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细胞对流又称细胞环流或贝纳环流。一种有明显组织的、常呈细胞状分布的流体对流运动。
定义
【细胞对流】（cellular convection）又称细胞环流或贝纳环流。一种有明显组织的、常呈细胞状分布的流体对流运动。
一薄层流体均匀加热到一定程度后，流体中通过热传导形成温度梯度而变得不稳定，在随机扰动激发下，会出现细胞状结构的周期性分布的定常对流。在细胞中心一般为上升运动，而四周为下沉运动，通常称为闭细胞；但有的细胞中心为下沉运动，而四周为上升运动，通常称为开细胞。这一现象首先由贝纳于1901年在实验中发现，故又称贝纳细胞或贝纳环流。
细胞对流发展的判据为瑞利数是否大于临界值。瑞利数式中g为重力加速度，T为温度，T1－T0为厚度h的流体层上下面温度差，v、x分别为流体运动粘度和导热系数。大气运动中应用瑞利数时，应以位温或相当位温来代替气温，并以瑞利运动粘度和湍流导热系数代替流体的分子运动粘度和分子导热系数。当流体运动有切变时，细胞对流可发展成波状。
瑞利数
在自然大气中，层积云和高积云有时有明显的细胞状和波状结构。卫星观测表明，大范围积云的形状和排列有时很像细胞对流，每个细胞的水平直径为10－100km，垂直厚度比水平尺度小得多，这种环流称为中尺度细胞对流，它可能是开细胞环流，也可能是闭细胞环流。另外，云只在空气上升达到水汽饱和的部分生成，所以云中呈现出来的细胞对流只是大气中细胞对流的一部分。
