dc.creator | Stefanello, Michel Baptistella | |
dc.date.accessioned | 2021-10-26T12:35:37Z | |
dc.date.available | 2021-10-26T12:35:37Z | |
dc.date.issued | 2021-08-27 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/22611 | |
dc.description.abstract | In the present thesis, the role of non-turbulent processes on the atmospheric boundary layer
(ABL) is studied from a numerical point of view and employing experimental micrometeorological
data. The thesis is constituted of three articles. In the first one, the effect of stable
stratification increase on the flow is investigated by performing direct numerical simulation
(DNS) of Ekman layers. The aim is to analyze the propagation and intensification of nearsurface
large-scale modes and characterize them as meandering flow. Such non-turbulent
modes are described by employing spatial Eulerian autocorrelation functions (EAFs) and
spectral analysis, as well as mean and turbulent flow quantities profiles. Simulations show
that horizontal meandering characteristics are found in the near-wall region under strong
stratification and does not require any external forcing (e.g., surface heterogeneities or
local perturbations) to develop. In the second article, meandering occurrences were investigated
by using field measurements collected in southern Brazil. Wave-like episodes were
isolated employing the temporal EAF approach. The results obtained showed that meandering
structures often occur during low-wind and stable regimes and influence the scalar
field introducing large-scale contributions to vertical fluxes. Such contributions should be
filtered to estimate the turbulent transport correctly and improve the surface energy budget
closure. The third article explores the effects of a forced geophysical flow, namely “Vento
Norte”, associated with the local terrain features in the ABL based on two years of field
observations. Before being detected close to the surface, the phenomenon disturbs the
local flow, generating submeso motions. During its life cycle, it advects warm and dry air
mass in a robust way, which significantly impacts the meteorological fields from the turbulent
point of view, mainly during nighttime periods. The thesis’ results highlight the effects
of non-turbulent scales in the flow dynamics under intense stable stratification. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | eng | 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 | Simulação numérica direta | por |
dc.subject | Camada de Ekman | por |
dc.subject | Camada limite fortemente estável | por |
dc.subject | Meandro do vento horizontal | por |
dc.subject | Balanço de energia em superfície | por |
dc.subject | Ventos descendentes | por |
dc.subject | Vento norte | por |
dc.subject | Direct numerical simulations | eng |
dc.subject | Ekman layer | eng |
dc.subject | Very stable boundary layer | eng |
dc.subject | Horizontal meandering | eng |
dc.subject | Surface energy balance | eng |
dc.subject | Downslope winds | eng |
dc.title | Análise dos movimentos de larga escala que afetam o escoamento da camada limite atmosférica | por |
dc.title.alternative | Analysis of large scale motions that affect the atmospheric boundary layer flow | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Na presente tese, o papel dos processos não turbulentos ocorrendo na Camada Limite Atmosférica
(CLA) é estudado de um ponto de vista numérico e através do emprego de dados
experimentais. O trabalho é constituído de três artigos. No primeiro, o efeito do aumento
da estratificação estável no escoamento é investigado realizando simulações numéricas
diretas de camadas de Ekman. O objetivo é analisar a propagação e a intensificação de
estruturas de larga escala, próximas da superfície, e caracterizá-las como meandro do
vento. Tais estruturas não turbulentas são descritas utilizando funções de autocorrelação
eulerianas (FAEs) e análises espectrais espaciais. Da mesma forma, os perfis verticais
de quantidades médias e turbulentas do escoamento serão examinados. Os resultados
das simulações mostram que as caracteristícas do fenômeno do meandro do vento horizontal
são encontradas na região próxima da parede na presença de forte estratificação.
Estas caracteristícas não requerem nenhum forçante particular (ex., heterogeneidade da
superfície e perturbações locais) para se desenvolverem. No segundo artigo, usando observações
de campo coletadas no sul do Brasil, as ocorrências de meandro são investigadas.
Episódios ondulatórios são identificados pelo emprego da técnica de FAE em
séries temporais. Os resultados obtidos mostram que os movimentos de meandro ocorrem
frequentemente durante condições de vento fraco e estável, influenciando o campo
de escalares e introduzindo contribuições de baixas frequências nos fluxos verticais. Tais
contribuições devem ser filtradas para estimar corretamente o transporte turbulento e para
melhorar o fechamento do balanço de energia na superfície. O terceiro artigo explora os
efeitos de um escoamento geofísico forçado, chamado Vento Norte, associado às características
locais do terreno na CLA. O trabalho emprega observações de campo realizadas
durante o período de dois anos. O fenômeno, antes de ser detectado próximo à superfície,
perturba o escoamento local, gerando movimentos de submeso. Durante o seu ciclo de
vida advecta de forma robusta, massas de ar quentes e secas. Este processo de advecção
impacta significativamente, do ponto de vista turbulento, os campos meteorológicos, principalmente
durante períodos noturnos. Os resultados da tese evidenciam os efeitos de
escalas não turbulentas na dinâmica do escoamento durante condições de forte estratificação
estável. | por |
dc.contributor.advisor1 | Degrazia, Gervásio Annes | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3195210233978887 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Mortarini, Luca | |
dc.contributor.referee1 | Cava, Daniela | |
dc.contributor.referee2 | Silvestrini, Jorge Hugo | |
dc.contributor.referee3 | Acevedo, Otavio Costa | |
dc.contributor.referee4 | Costa, Felipe Denardin | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/3098224557315011 | 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 |