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dc.creatorMaroneze, Rafael
dc.date.accessioned2020-02-14T14:54:34Z
dc.date.available2020-02-14T14:54:34Z
dc.date.issued2019-11-11
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/19586
dc.description.abstractRecent studies have shown that the stable boundary layer (SBL) presents two distinct regimes. In the weakly stable regime, turbulence is continous and similarity relationships are valid, while in the very stable regime turbulence is intermittent or absent and similarity relationships do not work properly. In the present thesis, the difficulties associated with the numerical simulation of both regimes and transition between them are addressed. This study has been divided into 4 articles. In the first article different numerical models, are compared for their ability to reproduce the two SBL regimes. This paper indicates that the inclusion of more prognostic equations in the models cause the SBL regimes to be reproduced more similarly to what is observed in nature. In the second article, the transition from the weakly stable to the very stable regime is analyzed through data from a 140-meter tower located in Linhares, Espirito Santos state. It was observed that the transition between the regimes was preceded by an abrupt cooling of the layer, accompanied by a reduction in turbulent kinetic energy, and wind speed intensity. Also, it has been observed that the maximum absolute heat flux occurs in the weakly stable regime. In the third article, similar transitions to those presented in the second article were investigated with a second-order numerical model, where the transition is driven by decreasing wind intensity at the top of the domain. In this paper, it is shown that the radiative processes and thermal properties of the soil are determinant for the transition between SBL regimes. In the fourth article, different planetary boundary layer parameterizations in the Weather Research and Forecasting - Single Column Model have been compared and evaluated for their ability to simulate SBL regimes. In this article, it has been shown that both 2.5-level Mellor-Yamada-Nakanishi- Niino have the best performance both in the weakly and the very stable regime. However, the transition between these regimes occurs under lower geostrophic wind than observed in nature. The results indicate that the heat flux exerts large control in the stable boundary layer regimes. Therefore, the inclusion of a prognostic equation for heat flux in the WRF turbulence schemes would be an important advance in the future developments.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectTurbulênciapor
dc.subjectCamada limite estávelpor
dc.subjectRegimespor
dc.subjectFluxos turbulentospor
dc.subjectTurbulenceeng
dc.subjectStable boundary layereng
dc.subjectRegimeseng
dc.subjectTurbulence fluxeng
dc.titleSimulação numérica dos regimes da camada limite estávelpor
dc.title.alternativeNumerical simulation of the stable boundary layer regimeseng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoEstudos recentes mostraram que a camada limite estável (CLE) apresenta dois regimes distintos. No regime pouco estável a turbulência é contínua e relações de similaridade são válidas e no muito estável a turbulência é intermitente ou ausente e relações de similaridade não funcionam. Na presente tese, são abordadas as dificuldades de simular numericamente os dois regimes e a transição entre eles. O estudo é dividido em 4 artigos. No primeiro deles,] diferentes modelos numéricos, são comparados quanto à sua capacidade de reproduzir dois regimes da CLE. Esse artigo indica que a inclusão de equações mais prognósticas aos modelos fazem com os regimes da CLE sejam reproduzidos de uma maneira mais semelhantes às observadas na natureza. No segundo artigo, a transição do regime pouco estável para muito estável, é analisada através dos dados provenientes de uma torre de 140 metros situada em Linhares, no estado de Espírito Santos. Foi observado que a transição entre os regimes era precedida por um resfriamento abrupto da camada, acompanhado de uma redução na energia cinética turbulenta, e da intensidade da velocidade do vento. Além disso, foi observado que o máximo do fluxo de calor, em módulo, ocorre no regime pouco estável. No terceiro artigo, transições semelhantes, às apresentadas no segundo artigo, foram investigadas com auxilio de um modelo numérico de segunda ordem, em que a transição é impulsionada pelo decréscimo da intensidade do vento no topo do domínio. Nesse artigo é mostrado que os processos radiativos e propriedades térmicas da superfície do solo são determinantes para transição entre os regimes da CLE. No quarto artigo, diferentes parametrizações de camada limite planetária presentes no "Weather Research and Forecasting - Single Column Model" foram comparados e avaliados quanto a sua capacidade de simular os regimes da CLE. Nesse artigo foi mostrado que ambos os esquemas Mellor-Yamada-Nakanishi-Niino de nível 2.5 apresentam o melhor desempenho, conseguindo resolver tanto o regime pouco estável quanto o regime muito estável. Porém, a transição entre esses regimes ocorre sob condições de vento geostrófico de menor intensidade que observado. Os resultados apresentados no presente trabalho indicam que o fluxo de calor exerce um grande controle nos regimes da camada limite estável. Logo, a inclusão de uma equação prognóstica para o fluxo de calor nos esquemas de turbulência, presentes no WRF, significaria um importante avanço.por
dc.contributor.advisor1Acevedo, Otavio Costa
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8696858608013659por
dc.contributor.referee1Degrazia, Gervasio Annes
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3195210233978887por
dc.contributor.referee2Mombach, Jose Carlos Merino
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7661373078999069por
dc.contributor.referee3Dias, Maria Assuncao Faus da Silva
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/3519989612857544por
dc.contributor.referee4Dias, Nelson Luís da Costa
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/5149356080083086por
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5444644395117575por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentFísicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Ciências Naturais e Exataspor


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