Estudo da organização da turbulência na interface floresta-atmosfera: análises de dados observacionais e simulação numérica

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Dias Júnior, Cléo Quaresma
• Orientador(a): Marques Filho, Edson Pereira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
• Programa de Pós-Graduação: Clima e Ambiente - CLIAMB
• Link de acesso: https://repositorio.inpa.gov.br/handle/1/12945; http://lattes.cnpq.br/9857237626091379

Investigou-se a estrutura do escoamento turbulento acima da reserva florestal Rebio-Jarú, localizada no Estado de Rondônia. Para isso, utilizaram-se dados medidos em torre micrometeorológica, coletados durante a estação úmida, em períodos diurnos e noturnos, e também se recorreu à modelagem numérica usando-se Large Eddy Simulation (LES). Para condições diurnas foram analisados alguns aspectos do perfil vertical do vento médio acima e no interior do dossel florestal. Usou-se satisfatoriamente a função tangente hiperbólica com o objetivo de se obter um ajuste para o perfil vertical do vento acima e no interior do dossel florestal, o qual levou em conta a variabilidade da altura do ponto de inflexão no perfil vertical do vento e o índice de área foliar. Além disso, obteve-se uma relação linear robusta entre a variabilidade da altura do ponto de inflexão e a escala temporal associada à organização das estruturas coerentes existentes imediatamente acima da copa florestal. Para a camada limite noturna foram analisadas ocorrências de três diferentes regimes turbulentos: regime 1) fraca turbulência e baixa velocidade do vento; regime 2) forte turbulência e alta velocidade do vento e regime 3) eventos turbulentos não estacionários. Notou-se que na camada limite noturna amazônica a maior frequência de ocorrência é do regime 1 (95%), comparada aos regimes 2 e 3 (5% cada). Contudo, para situações do regime 2, observou-se que o fluxo de calor sensível é cerca de 40 vezes maior comparativamente às situações em que o regime 1 é dominante. Além do quê, em situações em que predomina o regime 2, observou-se que a altura do ponto de inflexão, a escala de comprimento de cisalhamento do vento, as escalas temporais das estruturas coerentes e a taxa de dissipação de energia cinética turbulenta foram consideravelmente maiores quando comparados aos respectivos valores obtidos no regime 1, indicando a ocorrência de forte mistura turbulenta na camada limite superficial. Também constatou-se que os episódios classificados como regime 3 foram essencialmente não-estacionários. Na aplicação do LES foi acrescentada uma força de arrasto no modelo, representativa da floresta amazônica, com o objetivo de se ter simulações o mais próximo da realidade. Seu objetivo foi o de investigar a ocorrência das estruturas coerentes acima da floresta amazônica. Os resultados mostraram que o escoamento turbulento foi sensível à presença do dossel florestal, com um nítido ponto de inflexão no perfil vertical do vento logo acima do dossel. Além disso, os perfis do fluxo de momento e de energia cinética turbulenta foram similares àqueles obtidos com dados experimentais. Na região entre 1h e 4h (onde h corresponde à ix altura média do dossel florestal) os valores de várias grandezas aí observadas, tais como pressão, fluxo de momento, skewnesses de componentes de velocidade do vento e vorticidade sugerem que as estruturas coerentes se organizam na forma de rolos, com eixo de simetria perpendicular ao escoamento médio. Os resultados reforçam a importância de se considerar a física do ponto de inflexão no perfil vertical de velocidade do vento nas trocas turbulentas entre floresta e atmosfera.