Turbulência e estabilidade da atmosfera próxima ao solo

• Ano de defesa: 1974
• Autor(a) principal: Domingos Nicolli
• Orientador(a): Viswanadham Yelisetty
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Meteorologia
• País: BR
• Resumo em Inglês: Heat flux determination in the turbulent boundary layer through wind speed profile measurements turns up to be possible. From a definition and a hypothesis the form of the wind profile in a turbulent boundary layer when the air is thermally stratified is derived by Swinbank. This models is tested for near-neutral stable and unstable conditions. Swinbanks exponential profile is at most valid for unstable wind profile. It is very difficult to apply this exponential profile in, the case of other stability conditions. With a view to obtain good results in near-neutral and stable conditions the exponential wind profile is derived using Panofsky's scale length L' and the ratio K_H/K_M for eddy diffusivity coefficients of .heat and momentum. We consider a simple model to account for the variation of K_H/K_M with height and stability parameter z/L'. This new exponential profile gives better results for sensible heat flux in the case of near-neutral and stable conditions. The variation of Monin-Obukhov parameter "\alpha" with stability is also examined. The parameter is highly variable for near-neutral conditions. The log-linear law is also examined in the range of Richardson number between -0,005 to -0,03 assuming the similarity of profiles. These results further show that it is possible to predict sensible heat flux from the Monin-Obukhov universal \PHI functions without reference to transfer coefficients in this range of instability.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/iris@1913/2005/05.05.18.40

A determinação de fluxos de calor na camada turbulenta da superfície através de medições de perfis de velocidade do vento é uma possibilidade. A partir de uma definição e de uma hipótese, Swinbank derivou a forma do perfil do vento quando o ar está termicamente estratificado na camada turbulenta de superfície. Este modelo é testado com condições atmosféricas perto da neutralidade, na estável e instável. O perfil exponencial de Swinbank é válido no máximo para os perfis de velocidade em condições instáveis. É muito difícil aplicar este modelo a outros casos de estabilidade. Com propósito de se obter melhores resultados, em condições perto da neutralidade e na estabilidade, o perfil exponencial é derivado novamente, porém, usando, em vez da extensão característica de Monin-Obukhov (L), a de Panofsky (L') e a razão dos coeficientes de difusão de calor e quantidade de movimento K_H/K_M. Considera-se um modelo simples para explicar a variação de K_H/K_M com a altura e o parâmetro de estabilidade z/L'. Este novo perfil exponencial produz melhores resultados para o fluxo de calor sensível nas condições atmosféricas perto da neutralidade e estáveis. A variação do parâmetro "alpha" de Monin-Obukhov com a estabilidade é também examinada. O parâmetro "alpha" é imensamente variável perto da neutralidade. A lei log-linear do perfil do vento é também examinada, no intervalo do número de Richardson entre -0,005 e -0,03, assumindo similaridade de perfis. Estes resultados mostram, outrossim que é possível prever o fluxo de calor sensível (H) pelas funções universais \PHI de Monin e Obukhov sem precisar os coeficientes de transferência à consição de atmosfera quase neutra.