在大气湍流研究领域，习惯上将测量到的三维风速变换到平均流场方向及其垂直方向，这就是三维风速资料的坐标变换问题。对于实验室湍流，平均流场方向就是转捩之前的层流方向，此时对速度场长时间求平均就得到平均流场。由于地形、大尺度的天气形势以及地球日变化的影响，大气流场远比实验室湍流场复杂。典型的大气流场，包含了各种尺度的变化，诸如大尺度天气形势引起的天气尺度的变化（特征尺度为若干天），以及与实验室湍流类似的微尺度变化（时间尺度在数分钟以下）。这种微尺度变化，就是大气湍流领域所关注的“湍流”，而天气尺度的变化相对于微尺度变化可以看作是“平均流场”。那么，可不可以像实验室湍流那样，通过长时间平均来得到“平均流场”呢？这样做必然要求，天气尺度变化的最大频率部分和微尺度变化的最小频率部分之间不发生重叠。也就是说，从频谱上来看，反映天气尺度变化的波峰和反映微尺度变化的波峰之间没有发生重叠现象，两者中间应有一个较宽的波谷区域，这个区域称为“谱隙”（spectrum gap）。Von der Hoven【1】通过分析大气湍流资料，证实了“谱隙”在许多天气和下垫面条件下是普遍存在的。因此，我们可以通过对风速资料直接求平均来得到平均流场，而平均时间就选取为“谱隙”所在的位置（一般为30min-1hr）。

        附件介绍了三维风速资料的坐标变换公式，完成于2007年12月20日。笔记中如有任何疏漏、错误，请不吝指教，博主对此表示万分地感谢。另外如果您觉得哪一部分有参考价值而引用到您的文章中，请指明引用的来源：http://sanshiphy.blogspot.com 或者http://blog.sciencenet.cn/u/sanshiphy/ 博主不胜感激。

参考文献：【1】Von der Hoven, Power sepctrum of horizontal wind speed in the frequency range from 0.0007 to 900 cycles per hour, Journal of Meteorology, 14,160