粗糙度即粗糙長度,在假定垂直風(fēng)廓線隨離地面高度按對數(shù)關(guān)系變化情況下,平均風(fēng)速變?yōu)?時算出的高度。一般來講,地表表面的粗糙度越大,對風(fēng)的減速效果越明顯。例如,森林和城市對風(fēng)速影響很大,草地和灌木地帶對風(fēng)的影響相對較大,機(jī)場跑道對風(fēng)的影響相對較小,而水面對風(fēng)的影響更小。
在近地層中,風(fēng)速隨高度有顯著的變化,造成風(fēng)在近地層中的垂直變化的原因有動力因素和熱力因素,前者主要來源于地面的摩擦效應(yīng),即地面的粗糙度,后者主要表現(xiàn)與近地層大氣垂直穩(wěn)定度的關(guān)系。當(dāng)大氣層結(jié)為中性時,風(fēng)速隨高度變化服從普朗特公式:

式中:
V*——摩擦速度,m/s;
K——卡門常數(shù),其值為0.4左右;
Z0——粗糙度,m;
Z——離地高度,m;
V——高度Z處的風(fēng)速,m/s。
圖1為粗糙度為0.1米時風(fēng)廓線的示意圖。
一般情況下,風(fēng)速隨高度變化可以用冪指數(shù)公式來描述:

式中:
Vn,V0——分別是距離地面高度Hn和H0處的風(fēng)速,m/s。