Controles exercidos pelo vento médio e pela turbulência nos fluxos e gradientes verticais de escalares na camada limite atmosférica

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: Pinheiro, Maria Eduarda Oliveira
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/26339/001300000k102
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Física
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Física
Centro de Ciências Naturais e Exatas
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/27890
Resumo: In the present work, the control that the average wind and turbulence exert on the air temperature, concentrations of water vapour, carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) in the atmospheric boundary layer is studied. The goal is to understand whether gradients and vertical fluxes of scalars respond differently to mean wind variations. A multi-resolution spectral decomposition is used to address how the patterns found depend on their timescale and wind speed. In addition, the vertical gradients of the scalars measured at different heights in the atmosphere, the terms of the turbulent flux budget equations and covariances between temperature and scalars have also been analyzed in relation to the mean wind speed. Aiming at understanding the behavior of these scalars, this study was developed in three different regions, covering landscapes that experience the intensification of greenhouse gas emissions, located in the Southeast and South of Brazil. In the southeast, the experimental site is located in the city of Linhares - ES, close to a thermoelectric plant and to the ocean. In this experimental site, the study period comprised 9 nights, of which two of them were a case study. There was consistent wind decay throughout this period, with a stable boundary layer corresponding to the transition from weak to very stable regime. In the south, the experimental sites are on the Pampa biome, one of them is located in the city of Aceguá in a grassland with cattle and the other site is located in the city of Cachoeira do Sul in the middle of an irrigated rice field. In these experimental sites, the period comprises 21 and 18 days, respectively, of which both the night and day periods were studied. Descending sensible heat, ascending CO2 and CH4 fluxes were consistently observed at night, regardless of the stable boundary layer regime. Ascending fluxes of latent heat were observed in the region where there was a water layer and of both signs in the other regions. Sensible and latent heat fluxes are positively related to mean wind speed. The same does not happen with gas fluxes, which increase up to a certain wind speed and then decay.
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A multi-resolution spectral decomposition is used to address how the patterns found depend on their timescale and wind speed. In addition, the vertical gradients of the scalars measured at different heights in the atmosphere, the terms of the turbulent flux budget equations and covariances between temperature and scalars have also been analyzed in relation to the mean wind speed. Aiming at understanding the behavior of these scalars, this study was developed in three different regions, covering landscapes that experience the intensification of greenhouse gas emissions, located in the Southeast and South of Brazil. In the southeast, the experimental site is located in the city of Linhares - ES, close to a thermoelectric plant and to the ocean. In this experimental site, the study period comprised 9 nights, of which two of them were a case study. There was consistent wind decay throughout this period, with a stable boundary layer corresponding to the transition from weak to very stable regime. In the south, the experimental sites are on the Pampa biome, one of them is located in the city of Aceguá in a grassland with cattle and the other site is located in the city of Cachoeira do Sul in the middle of an irrigated rice field. In these experimental sites, the period comprises 21 and 18 days, respectively, of which both the night and day periods were studied. Descending sensible heat, ascending CO2 and CH4 fluxes were consistently observed at night, regardless of the stable boundary layer regime. Ascending fluxes of latent heat were observed in the region where there was a water layer and of both signs in the other regions. Sensible and latent heat fluxes are positively related to mean wind speed. The same does not happen with gas fluxes, which increase up to a certain wind speed and then decay.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESNo presente trabalho, é feito um estudo do controle que o vento médio e a turbulência exercem na temperatura do ar, concentrações de vapor d’água, dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4) na camada limite atmosférica. O objetivo é entender se os gradientes e os fluxos verticais dos escalares respondem diferentemente a variações do vento médio. Uma decomposição espectral multirresolução é usada para abordar como os padrões encontrados dependem de sua escala temporal e da velocidade do vento. Além disso, os gradientes verticais dos escalares medidos em diferentes alturas na atmosfera, os termos da equação do balanço de fluxo e análises estatísticas entre a temperatura e os escalares, também foram analisados em relação à velocidade do vento médio. Visando o entendimento do comportamento desses escalares, esse estudo foi desenvolvido em três regiões distintas, abrangendo cenários que são alvos na intensificação das emissões dos gases do efeito estufa, localizadas no Sudeste e Sul Brasileiro. No sudeste, o sítio experimental está localizado no município de Linhares - ES próximo á uma usina termelétrica e próximo ao oceano. Neste sítio experimental, o período de estudo compreende 9 noites, das quais duas delas foi feito um estudo de caso. Houve um decaimento do vento consistente ao longo deste período, com uma camada limite estável correspondente a transição do regime de fraco para muito estável. No sul, os sítios experimentais estão sobre o bioma Pampa, um deles está localizado no município de Aceguá em uma pastagem com criação de bovinos e o outro sítio está localizado no municipio de Cachoeira do Sul em meio à uma lavoura de arroz irrigado. Nestes sítios experimentais, o período compreende 21 e 18 dias, respectivamente, dos quais foram estudados tanto o perído noturno quanto o diurno. Fluxos descendentes de calor sensível, ascendentes de CO2 e de CH4 foram consistentemente observados no período noturno, independentemente do regime da camada limite estável. Fluxos ascendentes de calor latente foram observados na região em que havia lâmina de água e de ambos os sinais nas demais regiões. Os fluxos de calor sensível e latente se relacionam positivamente à velocidade do vento médio. O mesmo não acontece com os fluxos dos gases, que aumentam até certa velocidade do vento e decaem.Universidade Federal de Santa MariaBrasilFísicaUFSMPrograma de Pós-Graduação em FísicaCentro de Ciências Naturais e ExatasAcevedo, Otavio Costahttp://lattes.cnpq.br/8696858608013659Puhales, Franciano ScreminOliveira, Pablo Eli Soares deDias Junior, Cléo QuaresmaSilva, Rodrigo daPinheiro, Maria Eduarda Oliveira2023-02-27T11:31:09Z2023-02-27T11:31:09Z2022-12-21info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/27890ark:/26339/001300000k102porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2023-02-27T11:31:09Zoai:repositorio.ufsm.br:1/27890Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2023-02-27T11:31:09Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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