Convergência vertical dos fluxos turbulentos de energia - implicação em variações de quantidades médias junto à superfície
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Tese |
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Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM |
Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19132 |
Resumo: | The present study is divided into three chapters. In the first chapter, a boundary layer method is proposed to estimate sensible and latent heat fluxes on a monthly scale, based on hourly observations of temperature and specific humidity near the surface, as well as in the vertical profiles in the morning period. It is assumed that advective effects can be neglected on this timescale so that tendecies of temperature and humidity are controlled solely by the heat flux convergence in the mixing layer. In the model, growth of the mixing layer is governed by the sensible heat flux and is opposite to the average thermal stratification observed from upper air soundings in a given month. The method is tested for three sites, in which flux estimates are compared to eddy covariance observations without the use of filters based on synoptic regimes, cloudiness or other meteorological conditions. In general, the method is shown to provide realistic monthly estimates of the turbulent fluxes which agree well with the observations. Chapter 2 addresses a necessary refinement in the flux estimation model, given that the evolution of temperature tends to diverge from the observations at 2 pm local time, which coincides with the period of maximum air temperature. The analysis of 170 AmeriFlux flux network sites reveals that the maximum temperature occurs before heat flux inversion, regardless of site characteristics. In addition, results from a Weather Research and Forecasting model numerical simulation are presented which show that the difference between the times of maximum temperature and the inversion in the sign of the sensible heat flux tends to be smaller than in the observations. Nevertheless, this difference cannot be explained by cloud cover or advection. Chapter 3 discusses a hypothesis for the observed decrease in temperature based on the vertical divergence of the sensible heat flux. At 5 sites classified into high and low towers, the existence of vertical divergence in the afternoon occurs consistently. However, it is not clear yet how flux divergence controls the maximum air the time of temperature near the surface. . |
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2019-12-09T22:15:36Z2019-12-09T22:15:36Z2019-08-30http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19132The present study is divided into three chapters. In the first chapter, a boundary layer method is proposed to estimate sensible and latent heat fluxes on a monthly scale, based on hourly observations of temperature and specific humidity near the surface, as well as in the vertical profiles in the morning period. It is assumed that advective effects can be neglected on this timescale so that tendecies of temperature and humidity are controlled solely by the heat flux convergence in the mixing layer. In the model, growth of the mixing layer is governed by the sensible heat flux and is opposite to the average thermal stratification observed from upper air soundings in a given month. The method is tested for three sites, in which flux estimates are compared to eddy covariance observations without the use of filters based on synoptic regimes, cloudiness or other meteorological conditions. In general, the method is shown to provide realistic monthly estimates of the turbulent fluxes which agree well with the observations. Chapter 2 addresses a necessary refinement in the flux estimation model, given that the evolution of temperature tends to diverge from the observations at 2 pm local time, which coincides with the period of maximum air temperature. The analysis of 170 AmeriFlux flux network sites reveals that the maximum temperature occurs before heat flux inversion, regardless of site characteristics. In addition, results from a Weather Research and Forecasting model numerical simulation are presented which show that the difference between the times of maximum temperature and the inversion in the sign of the sensible heat flux tends to be smaller than in the observations. Nevertheless, this difference cannot be explained by cloud cover or advection. Chapter 3 discusses a hypothesis for the observed decrease in temperature based on the vertical divergence of the sensible heat flux. At 5 sites classified into high and low towers, the existence of vertical divergence in the afternoon occurs consistently. However, it is not clear yet how flux divergence controls the maximum air the time of temperature near the surface. .O presente estudo é dividido em três capítulos. No primeiro, um modelo de camada limite é proposto para estimar fluxos de calor sensível e latente em escala mensal, baseado nas observações horárias de temperatura e umidade específica do ar próximo à superfície, asim como nos perfis verticais no período da manhã. É assumido que efeitos advectivos podem ser negligenciados nessa escala temporal, de modo que as tendências temporais de temperatura e umidade são controladas somente pelo convergência vertical do fluxo de calor na camada de mistura. No modelo, o crescimento na camada de mistura é governado pelo fluxo de calor sensível e oposto à estratificação térmica média observada a partir das sondagens de ar superior sobre um dado mês. O método é testado para três sítios, em que as estimativas de fluxo são comparados às observações de covariância de vórtices. Nenhum filtro é aplicado baseado nas condições sinóticas, nebulosidade ou outras condições externas, de modo que o método fornece estimativas mensais realísticas. Nos três casos, as estimativas dos fluxos se aproximam das observações. O segundo se refere a um refinamento necessário no modelo de estimativa de fluxos, dado que a evolução temporal da temperatura tende a divergir das observações a partir das 14 h local, que coincide com o período de máxima temperatura do ar. Na análise de 170 sítios da rede de fluxos AmeriFlux é consistente a ocorrência da temperatura máxima antes da inversão do fluxo de calor, independente das características dos sítios. Além disso, é apresentado o resultado de uma simulação numérica realizada no modelo Weather Research and Forecasting que mostra que a diferença entre o horário da temperatura máxima e a inversão no sinal do fluxo de calor sensível tende a ser menor do que nas observações. Apesar disso, essa diferença não pode ser explicada por nuvens ou advecção. O terceiro capítulo, aborda uma hipótese para o decréscimo observado na temperatura baseado na divergência vertical do fluxo de calor sensível. Em 5 sítios analisados classificados em torres altas e baixas, a existência da divergência vertical no período da tarde é consistente, porém ainda não é claro de que modo a divergência controla o horário do máximo de temperatura do ar próximo à superfícieCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESporUniversidade Federal de Santa MariaCentro de Ciências Naturais e ExatasPrograma de Pós-Graduação em MeteorologiaUFSMBrasilMeteorologiaAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessTemperatura do arUmidade específica do arFluxos superficiais de energiaDivergência vertical do fluxo de calorAir temperatureSpecific humidityVertical divergence of heat fluxCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::METEOROLOGIAConvergência vertical dos fluxos turbulentos de energia - implicação em variações de quantidades médias junto à superfícieVertical convergence of turbulent energy fluxes - implication for mean quantity variations near the surfaceinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisAcevedo, Otavio Costahttp://lattes.cnpq.br/8696858608013659Fitzjarrald, David Royhttp://lattes.cnpq.br/3452584058159021Nascimento, Ernani de Limahttp://lattes.cnpq.br/1074092256181192Martins, Luís Gustavo Nogueirahttp://lattes.cnpq.br/1434914304135873Medeiros, Eduardo Luiz dehttp://lattes.cnpq.br/7629610657980105http://lattes.cnpq.br/0656979040032667Brondani, Daiane de Vargas1007003000046004239c892-611b-4128-ac89-6b924ba480e55be220e0-0566-4e60-a5f0-2cff02488d5891a17881-df60-4b2e-b419-d1470522703bf500e485-abef-473a-a2d2-e48c8f89316490bccdde-6d23-470d-b54b-d8516113a052c30dfb27-f0fa-41a3-a97e-34f29d25c052reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSMORIGINALBrondani_Daiane_Tesi_dottorato_arquivo.trocado.pdfBrondani_Daiane_Tesi_dottorato_arquivo.trocado.pdfteseapplication/pdf115673741http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/19132/6/Brondani_Daiane_Tesi_dottorato_arquivo.trocado.pdf83e5442ad25c9336e82a77574d5d6419MD56CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/19132/2/license_rdf4460e5956bc1d1639be9ae6146a50347MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-816http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/19132/3/license.txt6eeec7985884eb94336b41cc5308bf0fMD53TEXTTES_PPGMETEOROLOGIA_2019_BRONDANI_DAIANE.pdf.txtTES_PPGMETEOROLOGIA_2019_BRONDANI_DAIANE.pdf.txtExtracted texttext/plain160301http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/19132/4/TES_PPGMETEOROLOGIA_2019_BRONDANI_DAIANE.pdf.txt077ebd1c8d71328f4f68a76ffd4e3ea4MD54THUMBNAILTES_PPGMETEOROLOGIA_2019_BRONDANI_DAIANE.pdf.jpgTES_PPGMETEOROLOGIA_2019_BRONDANI_DAIANE.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4379http://repositorio.ufsm.br/bitstream/1/19132/5/TES_PPGMETEOROLOGIA_2019_BRONDANI_DAIANE.pdf.jpg1fa059f8a796d5c6e197a51340e57cb9MD551/191322023-11-22 09:57:36.167oai:repositorio.ufsm.br:1/19132Q3JlYXRpdmUgQ29tbXVucw==Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2023-11-22T12:57:36Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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