dc.creator | Maroneze, Rafael | |
dc.date.accessioned | 2020-02-14T14:54:34Z | |
dc.date.available | 2020-02-14T14:54:34Z | |
dc.date.issued | 2019-11-11 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19586 | |
dc.description.abstract | Recent 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.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Turbulência | por |
dc.subject | Camada limite estável | por |
dc.subject | Regimes | por |
dc.subject | Fluxos turbulentos | por |
dc.subject | Turbulence | eng |
dc.subject | Stable boundary layer | eng |
dc.subject | Regimes | eng |
dc.subject | Turbulence flux | eng |
dc.title | Simulação numérica dos regimes da camada limite estável | por |
dc.title.alternative | Numerical simulation of the stable boundary layer regimes | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Estudos 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.advisor1 | Acevedo, Otavio Costa | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8696858608013659 | por |
dc.contributor.referee1 | Degrazia, Gervasio Annes | |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3195210233978887 | por |
dc.contributor.referee2 | Mombach, Jose Carlos Merino | |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/7661373078999069 | por |
dc.contributor.referee3 | Dias, Maria Assuncao Faus da Silva | |
dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/3519989612857544 | por |
dc.contributor.referee4 | Dias, Nelson Luís da Costa | |
dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/5149356080083086 | por |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/5444644395117575 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Física | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Física | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Ciências Naturais e Exatas | por |