Implementação de um modelo de coluna simples para a camada limite estável utilizando diferentes formulações de turbulência
Abstract
Neste trabalho é implementado um Modelo de Coluna Simples, com o intuito de
simular a Camada Limite Estável (CLE). O modelo é composto por equações prognósticas
para a temperatura potencial, umidade específica e para as componentes horizontais
do vento, além de uma equação prognóstica para a energia cinética turbulenta (ECT).
Os fluxos turbulentos são aproximados por coeficientes de difusão que são diretamente
proporcionais à ECT e ao comprimento de mistura turbulenta, de forma que o coeficiente
de proporcionalidade é um fator ajustável. Para estimar os comprimentos de mistura
turbulentos são utilizadas quatro diferentes parametrizações encontradas na literatura.
Primeiramente, é simulado um caso estável no Ártico, sendo o modelo ajustado de forma
a produzir resultados próximos aos da Simulação dos Grandes Turbilhões (LES), obtidos
por outros autores para o mesmo caso. Realizados os ajustes, o modelo é validado
através da comparação com dados noturnos, obtidos por sondagens de balão cativo realizadas
em um sítio experimental localizado numa área desmatada da região Amazônica,
nos meses de julho e outubro de 2001 e de novembro de 2003. São simulados os perfis
verticais de temperatura potencial e de umidade específica e comparados com as observações
de 13 diferentes noites. A avaliação do desempenho das diferentes formulações
utilizadas é feita através de uma análise estatística, utilizando dados de todas as noites.
Observou-se, que os perfis verticais de temperatura potencial foram melhor representados
do que os de umidade específica. Embora o modelo tenha sido capaz de reproduzir
as diferentes condições de estabilidade, as noites mais estáveis foram melhor simuladas.
Finalmente, é acrescentado um esquema que resolve o balanço de energia em superfície
ao modelo, sendo utilizadas para este fim as condições iniciais da noite de 28 de julho
de 2001. Este esquema foi utilizado para avaliar como as variáveis atmosféricas simuladas
dependem da intensidade do vento no topo do domínio vertical, para as diferentes
formulações analisadas e com ou sem a utilização do balanço de superfície.