細(xì)胞對(duì)流
定義
【細(xì)胞對(duì)流】（cellular convection）又稱細(xì)胞環(huán)流或貝納環(huán)流。一種有明顯組織的、常呈細(xì)胞狀分布的流體對(duì)流運(yùn)動(dòng)。
一薄層流體均勻加熱到一定程度后，流體中通過(guò)熱傳導(dǎo)形成溫度梯度而變得不穩(wěn)定，在隨機(jī)擾動(dòng)激發(fā)下，會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞狀結(jié)構(gòu)的周期性分布的定常對(duì)流。在細(xì)胞中心一般為上升運(yùn)動(dòng)，而四周為下沉運(yùn)動(dòng)，通常稱為閉細(xì)胞；但有的細(xì)胞中心為下沉運(yùn)動(dòng)，而四周為上升運(yùn)動(dòng)，通常稱為開細(xì)胞。這一現(xiàn)象首先由貝納于1901年在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，故又稱貝納細(xì)胞或貝納環(huán)流。
細(xì)胞對(duì)流發(fā)展的判據(jù)為瑞利數(shù)是否大于臨界值。瑞利數(shù)式中g(shù)為重力加速度，T為溫度，T1－T0為厚度h的流體層上下面溫度差，v、x分別為流體運(yùn)動(dòng)粘度和導(dǎo)熱系數(shù)。大氣運(yùn)動(dòng)中應(yīng)用瑞利數(shù)時(shí)，應(yīng)以位溫或相當(dāng)位溫來(lái)代替氣溫，并以瑞利運(yùn)動(dòng)粘度和湍流導(dǎo)熱系數(shù)代替流體的分子運(yùn)動(dòng)粘度和分子導(dǎo)熱系數(shù)。當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)有切變時(shí)，細(xì)胞對(duì)流可發(fā)展成波狀。
在自然大氣中，層積云和高積云有時(shí)有明顯的細(xì)胞狀和波狀結(jié)構(gòu)。衛(wèi)星觀測(cè)表明，大范圍積云的形狀和排列有時(shí)很像細(xì)胞對(duì)流，每個(gè)細(xì)胞的水平直徑為10－100km，垂直厚度比水平尺度小得多，這種環(huán)流稱為中尺度細(xì)胞對(duì)流，它可能是開細(xì)胞環(huán)流，也可能是閉細(xì)胞環(huán)流。另外，云只在空氣上升達(dá)到水汽飽和的部分生成，所以云中呈現(xiàn)出來(lái)的細(xì)胞對(duì)流只是大氣中細(xì)胞對(duì)流的一部分。
