Estudo da turbulência atmosférica na floresta Amazônica - análise de dados micrometeorológicos e modelagem numérica
Ano de defesa: | 2017 |
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Programa de Pós-Graduação em Meteorologia
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Meteorologia
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Resumo: | In this work, a study of atmospheric turbulence at the Amazon forest is done through the analysis of nocturnal turbulence data and numeric modeling using a single column model. Important issues in micrometeorology are discussed: the role of non-turbulent scales to the exchange of scalars between the forest and the atmosphere, that are enhanced at night, may be larger in magnitude than their turbulent counterpart, and the role of atmospheric boundary layer processes to transport and redistribute chemical species, as NO, NO2 e ozone, following deep convection events. In the first, a comparison of scalar flux cospectra within and above the forest is done, aiming to analyse the contributions of non-turbulent flow to the total flux in different heights. Non-turbulent fluctuations are responsible for a large portion of the variability observed on intermittent nights, as the low frequency dominates over the turbulent transfer. Within the canopy, CO2 and latent heat fluxes are dominated by large scale processes. The fluxes calculated with longer time scales are more dependent on stability over a deeper layer above the forest than the stability between the forest top and its interior, suggesting that the low frequency processes are controlled over a deeper layer over the forest. In the second, we reproduce the dynamics of the atmospheric boundary layer following convective storms in Amazonia, focusing on physical processes that happen in these situations, evaluating the relative importance of turbulent and chemical proccesses to the ozone mixing ratio at the surface. To this, a single column model that solve the turbulent transport at the atmospheric boundary layer is used. Equations to the basic photochemical cycle of NO2, NO and O3 are incorporated to this model. The model was able to reproduce the variations of the ABL height and the recovery of ABL after storms. Furthermore, the model reproduced the evolution of ozone mixing ratios at the surface after convective storms. |
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2018-10-18T18:08:29Z2018-10-18T18:08:29Z2017-08-31http://repositorio.ufsm.br/handle/1/14596In this work, a study of atmospheric turbulence at the Amazon forest is done through the analysis of nocturnal turbulence data and numeric modeling using a single column model. Important issues in micrometeorology are discussed: the role of non-turbulent scales to the exchange of scalars between the forest and the atmosphere, that are enhanced at night, may be larger in magnitude than their turbulent counterpart, and the role of atmospheric boundary layer processes to transport and redistribute chemical species, as NO, NO2 e ozone, following deep convection events. In the first, a comparison of scalar flux cospectra within and above the forest is done, aiming to analyse the contributions of non-turbulent flow to the total flux in different heights. Non-turbulent fluctuations are responsible for a large portion of the variability observed on intermittent nights, as the low frequency dominates over the turbulent transfer. Within the canopy, CO2 and latent heat fluxes are dominated by large scale processes. The fluxes calculated with longer time scales are more dependent on stability over a deeper layer above the forest than the stability between the forest top and its interior, suggesting that the low frequency processes are controlled over a deeper layer over the forest. In the second, we reproduce the dynamics of the atmospheric boundary layer following convective storms in Amazonia, focusing on physical processes that happen in these situations, evaluating the relative importance of turbulent and chemical proccesses to the ozone mixing ratio at the surface. To this, a single column model that solve the turbulent transport at the atmospheric boundary layer is used. Equations to the basic photochemical cycle of NO2, NO and O3 are incorporated to this model. The model was able to reproduce the variations of the ABL height and the recovery of ABL after storms. Furthermore, the model reproduced the evolution of ozone mixing ratios at the surface after convective storms.No presente trabalho, é feito um estudo da turbulência atmosférica em uma região de floresta Amazônica através da análise de dados micrometeorológicos noturnos e modelagem numérica utilizando um modelo de coluna simples. Foram abordados importantes assuntos em pesquisa micrometeorológica atualmente: o papel das escalas não turbulentas para o transporte de escalares entre floresta e atmosfera, que são significantes durante a noite, podendo até mesmo ser maiores em magnitude que a sua contraparte turbulenta, e o papel dos processos que ocorrem na camada limite atmosférica no transporte e distribuição de espécies químicas, tais como NO, NO2 e ozônio, após eventos de convecção profunda. No primeiro, é feita uma comparação dos coespectros dos fluxos de escalares dentro e acima da floresta, visando analisar a contribuição do escoamento não turbulento para os fluxos totais em diferentes alturas. Flutuações não turbulentas são responsáveis por uma grande porção da variabilidade observada nas noites intermitentes, com a baixa frequência dominando sobre a transferência turbulenta nessas noites. No interior do dossel, fluxos de CO2 e calor latente são dominados por processos com grandes escalas temporais. Os fluxos estimados com janelas temporais longas, que levam em conta os efeitos da baixa frequência, são mais dependentes da estabilidade sobre uma camada profunda acima da floresta do que da estabilidade entre o topo e o interior do dossel, sugerindo que processos de baixa frequência são controlados sobre uma camada profunda acima da floresta. No segundo, reproduziu-se a dinâmica da camada limite planetária após a passagem de sistemas convectivos na Amazônia, focando nos processos físicos que ocorrem nestas situações, avaliando a importância relativa dos processos turbulentos e químicos nas concentrações de ozônio próximo à superfície durante e após a passagem desses sistemas. Foi utilizado um modelo de coluna simples (unidimensional, vertical) que resolve os transportes turbulentos na camada limite planetária. A este modelo serão incorporadas equações para o ciclo fotoquímico básico do NO2, NO e O3. O modelo de coluna reproduziu as variações de altura da camada limite e o restabelescimento da CLP após a convecção. Além disso, o modelo foi capaz de reproduzir o comportamento do ozônio após eventos convectivos que levam à um aumento súbito do O3 em superfície, tanto para o evento diurno quanto para o noturno.porUniversidade Federal de Santa MariaCentro de Ciências Naturais e ExatasPrograma de Pós-Graduação em MeteorologiaUFSMBrasilMeteorologiaAn error occurred on the license name.An error occurred getting the license - uri.info:eu-repo/semantics/openAccessTurbulência atmosféricaCamada limite atmosféricaFloresta AmazônicaDecomposição em multirresoluçãoModelo de colunaAtmospheric turbulenceAtmospheric boundary layerAmazon forestMultiresolutionSingle column modelCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIAEstudo da turbulência atmosférica na floresta Amazônica - análise de dados micrometeorológicos e modelagem numéricaAtmospheric turbulence study in the Amazon forest - an analysis of micrometeorological data and numeric modelinginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisAcevedo, Otavio Costahttp://lattes.cnpq.br/8696858608013659Chamecki, Marcelohttp://lattes.cnpq.br/1299937665683868Dias, Nelson Luís da Costahttp://lattes.cnpq.br/5149356080083086Roberti, Débora Reginahttp://lattes.cnpq.br/6952076109453197Costa, Felipe Denardinhttp://lattes.cnpq.br/7171227119525859http://lattes.cnpq.br/9234882860270063Oliveira, Pablo Eli Soares de10070030000460046d67e29-950a-4a2b-93c1-195d4b948b693d28c6ba-9a17-49b4-9756-1cd08e9d6dba35359ecc-bc70-4ab3-9046-92df2f99363a2abed1f1-2e62-48ca-949b-f00f3d75d54fc49521cc-f3b6-4c92-a474-017e808f117a49e3d748-81d5-4ea7-953e-700a827c6101reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMORIGINALTES_PPGMETEOROLOGIA_2017_OLIVEIRA_PABLO.pdfTES_PPGMETEOROLOGIA_2017_OLIVEIRA_PABLO.pdfTese de Doutoradoapplication/pdf8721767http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14596/1/TES_PPGMETEOROLOGIA_2017_OLIVEIRA_PABLO.pdf1b884eb09b43f685d2d455774b865893MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-80http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14596/2/license_rdfd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-816http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14596/3/license.txt6eeec7985884eb94336b41cc5308bf0fMD53TEXTTES_PPGMETEOROLOGIA_2017_OLIVEIRA_PABLO.pdf.txtTES_PPGMETEOROLOGIA_2017_OLIVEIRA_PABLO.pdf.txtExtracted texttext/plain209179http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14596/4/TES_PPGMETEOROLOGIA_2017_OLIVEIRA_PABLO.pdf.txt73770a3f027c073fbe75eba75ba88b4bMD54THUMBNAILTES_PPGMETEOROLOGIA_2017_OLIVEIRA_PABLO.pdf.jpgTES_PPGMETEOROLOGIA_2017_OLIVEIRA_PABLO.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4344http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/14596/5/TES_PPGMETEOROLOGIA_2017_OLIVEIRA_PABLO.pdf.jpg8681e42dadcf49cdf4552585a158b602MD551/145962018-10-18 15:08:29.921oai:repositorio.ufsm.br:1/14596Q3JlYXRpdmUgQ29tbXVucw==Repositório Institucionalhttp://repositorio.ufsm.br/PUBhttp://repositorio.ufsm.br/oai/requestopendoar:39132018-10-18T18:08:29Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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