Exportação concluída — 

Balanços de momentos estatísticos de segunda ordem na camada limite atmosférica diurna e noturna em função do vento

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Pozzobon, Alessandro Eugenio Denardin
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
dARK ID: ark:/26339/0013000012pwk
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Meteorologia
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Meteorologia
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/1/23676
Resumo: The study presents an observational analysis of the terms in the budgets of three planetary boundary-layer second-order statistical moments: turbulent kinetic energy (TKE), heat flux and temperature variance. These have been chosen because they are commonly employed in weather and climate numerical weather forecast schemes. The analysis is done using 172 days and nights of observations carried out at a 30 m micrometeorological tower in southern Brazil, at the campus of Universidade Federal de Santa Maria. Four levels of observations with threedimensional sonic anemometers, deployed at heights of 3, 6, 14 and 30 m form the surface, are used. The analysis is split between daytime (convective) and nighttime (stable) periods. In both cases, the budget terms are considered in terms of the mean wind speed near the surface and of the stability parameter from Monin-Obukhov similarity theory. The terms presented are those of shear production, buoyant production/destruction and dissipation in the TKE budget, thermal gradient production and buoyant production/destruction in the heat flux budget, thermal gradient production and dissipation in the temperature variance budget as well as the turbulent transport terms in the three budgets. Horizontal transport terms and those associated with pressure perturbations have not been observed. At daytime, TKE budget is dominated by shear and buoyant production, while dissipation is the dominant destruction mechanism. The tke budget residual indicates that the transport by pressure perturbations is positive near the surface. At night, shear production and dissipation dominate the budget, while buoyant destruction is smaller, albeit physically relevant. The turbulent transport term switches sign according with the turbulence regime. The diurnal heat flux budget, the dominant term may be either the thermal gradient or buoyant production, depending on the wind speed or stability parameter, while at night they have opposite signs and dominate the budget. Regardless of the period, the temperature variance budget displays a near-equilibrium between thermal gradient production and dissipation. The main aim of the dissertation is to identify the dominant terms in the budgets and their dependence on the mean wind speed and stability.
id UFSM_977576bfd47cdb7f934aa5e9a2d2cbb0
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/23676
network_acronym_str UFSM
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str
spelling Balanços de momentos estatísticos de segunda ordem na camada limite atmosférica diurna e noturna em função do ventoBalances of second-order statistical moments in the daytime and nighttime atmospheric boundary layer as a function of windEquações prognósticasCamada limite convectivaCamada limite estávelTurbulênciaConvective boundary layerStable boundary layerPrognostic equationsTurbulenceCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIAThe study presents an observational analysis of the terms in the budgets of three planetary boundary-layer second-order statistical moments: turbulent kinetic energy (TKE), heat flux and temperature variance. These have been chosen because they are commonly employed in weather and climate numerical weather forecast schemes. The analysis is done using 172 days and nights of observations carried out at a 30 m micrometeorological tower in southern Brazil, at the campus of Universidade Federal de Santa Maria. Four levels of observations with threedimensional sonic anemometers, deployed at heights of 3, 6, 14 and 30 m form the surface, are used. The analysis is split between daytime (convective) and nighttime (stable) periods. In both cases, the budget terms are considered in terms of the mean wind speed near the surface and of the stability parameter from Monin-Obukhov similarity theory. The terms presented are those of shear production, buoyant production/destruction and dissipation in the TKE budget, thermal gradient production and buoyant production/destruction in the heat flux budget, thermal gradient production and dissipation in the temperature variance budget as well as the turbulent transport terms in the three budgets. Horizontal transport terms and those associated with pressure perturbations have not been observed. At daytime, TKE budget is dominated by shear and buoyant production, while dissipation is the dominant destruction mechanism. The tke budget residual indicates that the transport by pressure perturbations is positive near the surface. At night, shear production and dissipation dominate the budget, while buoyant destruction is smaller, albeit physically relevant. The turbulent transport term switches sign according with the turbulence regime. The diurnal heat flux budget, the dominant term may be either the thermal gradient or buoyant production, depending on the wind speed or stability parameter, while at night they have opposite signs and dominate the budget. Regardless of the period, the temperature variance budget displays a near-equilibrium between thermal gradient production and dissipation. The main aim of the dissertation is to identify the dominant terms in the budgets and their dependence on the mean wind speed and stability.Neste estudo é feita uma análise observacional de termos dos balanços de momentos estatísticos de segunda ordem na camada limite planetária como a energia cinética turbulenta (ECT), o fluxo de calor e a variância de temperatura, por serem mais comumente utilizados em esquemas de modelos numéricos de previsão de tempo e clima. A análise é feita a partir de 172 dias e noites de observações em uma torre micrometeorológica de 30 m no sul do Brasil, na cidade de Santa Maria, localizada no Campus da Universidade Federal de Santa Maria. São utilizados quatro níveis de observação com anemômetros sônicos tridimensionais, instalados em alturas de 3, 6, 14 e 30 m da superfície. A análise é dividida em períodos diurno (convectivo) e noturno (estável), e em ambos os casos os termos são relacionados em função do vento médio próximo a superfície, e de um parâmetro de estabilidade. Aqui são apresentados os termos de produção mecânica, produção/destruição térmica e dissipação da equação do balanço de ECT; os termos de produção pelo gradiente térmico e de produção/destruição térmica da equação do fluxo de calor; os termos de produção por gradiente e de dissipação de variância de temperatura e os termos de transporte por turbulência nos três balanços. Não são observados os termos associados ao transporte horizontal ou a perturbações de pressão. No período diurno, no balanço de ECT a produção por cisalhamento e flutuabilidade térmica tem papel dominante, enquanto o termo de dissipação é o principal mecanismo de destruição de turbulência e o resíduo indica que o termo de transporte de pressão é positivo próximo a superfície. No período noturno, a produção por cisalhamento e a dissipação são os termos dominantes, enquanto a flutuabilidade térmica (destruição) é o menor em magnitude. O termo de transporte por flutuações de pressão depende do regime de turbulência para análise. No balanço de fluxo de calor diurno, o termo dominante depende da velocidade média do vento ou estabilidade, e a destruição é relacionada ao termo de covariância de pressão, deduzido pelo resíduo do balanço e à noite o termo de flutuabilidade é um mecanismo de destruição relevante e depende do regime de turbulência na camada limite estável. Independente do período, o balanço de variância de temperatura, mostra um equilíbrio entre o termo de produção do gradiente térmico e a dissipação. O principal objetivo da dissertação é identificar os termos dominantes nos balanços e sua dependência da velocidade do vento médio e estabilidade.Universidade Federal de Santa MariaBrasilMeteorologiaUFSMPrograma de Pós-Graduação em MeteorologiaCentro de Ciências Naturais e ExatasAcevedo, Otavio Costahttp://lattes.cnpq.br/8696858608013659Nunes, André BeckerMaroneze, RafaelPozzobon, Alessandro Eugenio Denardin2022-02-16T20:19:01Z2022-02-16T20:19:01Z2021-10-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/23676ark:/26339/0013000012pwkporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2022-02-16T20:20:24Zoai:repositorio.ufsm.br:1/23676Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2022-02-16T20:20:24Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.none.fl_str_mv Balanços de momentos estatísticos de segunda ordem na camada limite atmosférica diurna e noturna em função do vento
Balances of second-order statistical moments in the daytime and nighttime atmospheric boundary layer as a function of wind
title Balanços de momentos estatísticos de segunda ordem na camada limite atmosférica diurna e noturna em função do vento
spellingShingle Balanços de momentos estatísticos de segunda ordem na camada limite atmosférica diurna e noturna em função do vento
Pozzobon, Alessandro Eugenio Denardin
Equações prognósticas
Camada limite convectiva
Camada limite estável
Turbulência
Convective boundary layer
Stable boundary layer
Prognostic equations
Turbulence
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIA
title_short Balanços de momentos estatísticos de segunda ordem na camada limite atmosférica diurna e noturna em função do vento
title_full Balanços de momentos estatísticos de segunda ordem na camada limite atmosférica diurna e noturna em função do vento
title_fullStr Balanços de momentos estatísticos de segunda ordem na camada limite atmosférica diurna e noturna em função do vento
title_full_unstemmed Balanços de momentos estatísticos de segunda ordem na camada limite atmosférica diurna e noturna em função do vento
title_sort Balanços de momentos estatísticos de segunda ordem na camada limite atmosférica diurna e noturna em função do vento
author Pozzobon, Alessandro Eugenio Denardin
author_facet Pozzobon, Alessandro Eugenio Denardin
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Acevedo, Otavio Costa
http://lattes.cnpq.br/8696858608013659
Nunes, André Becker
Maroneze, Rafael
dc.contributor.author.fl_str_mv Pozzobon, Alessandro Eugenio Denardin
dc.subject.por.fl_str_mv Equações prognósticas
Camada limite convectiva
Camada limite estável
Turbulência
Convective boundary layer
Stable boundary layer
Prognostic equations
Turbulence
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIA
topic Equações prognósticas
Camada limite convectiva
Camada limite estável
Turbulência
Convective boundary layer
Stable boundary layer
Prognostic equations
Turbulence
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIA
description The study presents an observational analysis of the terms in the budgets of three planetary boundary-layer second-order statistical moments: turbulent kinetic energy (TKE), heat flux and temperature variance. These have been chosen because they are commonly employed in weather and climate numerical weather forecast schemes. The analysis is done using 172 days and nights of observations carried out at a 30 m micrometeorological tower in southern Brazil, at the campus of Universidade Federal de Santa Maria. Four levels of observations with threedimensional sonic anemometers, deployed at heights of 3, 6, 14 and 30 m form the surface, are used. The analysis is split between daytime (convective) and nighttime (stable) periods. In both cases, the budget terms are considered in terms of the mean wind speed near the surface and of the stability parameter from Monin-Obukhov similarity theory. The terms presented are those of shear production, buoyant production/destruction and dissipation in the TKE budget, thermal gradient production and buoyant production/destruction in the heat flux budget, thermal gradient production and dissipation in the temperature variance budget as well as the turbulent transport terms in the three budgets. Horizontal transport terms and those associated with pressure perturbations have not been observed. At daytime, TKE budget is dominated by shear and buoyant production, while dissipation is the dominant destruction mechanism. The tke budget residual indicates that the transport by pressure perturbations is positive near the surface. At night, shear production and dissipation dominate the budget, while buoyant destruction is smaller, albeit physically relevant. The turbulent transport term switches sign according with the turbulence regime. The diurnal heat flux budget, the dominant term may be either the thermal gradient or buoyant production, depending on the wind speed or stability parameter, while at night they have opposite signs and dominate the budget. Regardless of the period, the temperature variance budget displays a near-equilibrium between thermal gradient production and dissipation. The main aim of the dissertation is to identify the dominant terms in the budgets and their dependence on the mean wind speed and stability.
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-10-28
2022-02-16T20:19:01Z
2022-02-16T20:19:01Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/handle/1/23676
dc.identifier.dark.fl_str_mv ark:/26339/0013000012pwk
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/23676
identifier_str_mv ark:/26339/0013000012pwk
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Meteorologia
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Meteorologia
Centro de Ciências Naturais e Exatas
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Meteorologia
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Meteorologia
Centro de Ciências Naturais e Exatas
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
collection Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository.name.fl_str_mv Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.br
_version_ 1847153483712561152