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Descrição do comportamento da camada de mistura através de um modelo numérico de fechamento de primeira ordem. América Murguía Espinosa

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Apresentação em tema: "Descrição do comportamento da camada de mistura através de um modelo numérico de fechamento de primeira ordem. América Murguía Espinosa"— Transcrição da apresentação:

1 Descrição do comportamento da camada de mistura através de um modelo numérico de fechamento de primeira ordem. América Murguía Espinosa Taciana Toledo de Almeida Albuquerque Universidade de São Paulo Instituto de Astronomia Geofísica e Ciências Atmosféricas Departamento de Meteorologia

2 Resumo Introdução Metodologia Dados Resultados Conclusões

3 O que é Camada Limite Planetária?.Introdução -É a região da atmosfera onde os fenômenos meteorológicos de pequena escala são importantes; -Está sob a influência direta da superfície e responde as forçantes superficiais numa escala de tempo menor que 1 hora. Estrutura Espacial da CLP Diurno Noturno

4 Forçantes Superficiais: - Aquecimento Solar; - Resfriamento Radiativo; - Vento Horizontal. De acordo com a importância dessas forçantes a CLP pode ser classificada como: -Convectiva: aquecimento solar da superfície é suficiente para manter a convecção térmica; -Neutra: quando nem o aquecimento solar e nem o resfriamento radiativo são suficientes para alterar as características da turbulência de origem mecânica. -Estável: o resfriamento radiativo da superfície é suficiente para manter uma estratificação térmica através da qual a turbulência terá que realizar trabalho (Produção Mecânica);

5 Fluxo de Calor Sensível (H): - É proporcional a covariância da velocidade vertical (w) e da temperatura potencial do ar ( ); - Radiação solar aquece a superfície Energia é transferida para atmosfera através do fluxo turbulento de calor sensível. >0 – existe transferência da superfície para atmosfera <0 – existe transferência de calor da atmosfera para superfície Em Condições Convectivas a CLP se forma: - Aquecimento da superfície pela radiação solar; - Transferência da energia disponível na superfície para a atmosfera através dos fluxos turbulentos de calor sensível;

6 Caracterizar alguns parâmetros que influenciam a estrutura da CLC (6-18h), dentro da Camada de Mistura: - Temperatura Potencial; - Fluxo de Calor Sensível; - Altura da Camada de Mistura; - Intensidade da Inversão de Temperatura no topo da CM. OBJETIVO Camada de Mistura - Região onde o gradiente vertical da temperatura potencial médio vale zero, devido a mistura turbulenta intensa; - A mistura pode ser de origem térmica (convecção térmica), ou de origem mecânica, associada ao cisalhamento vertical do vento.

7 Descrição da Turbulência - Não existe nenhuma descrição determinística dos escoamentos turbulentos, pois não existe até hoje solução das equações do movimento que descrevam um escoamento turbulento; - Os escoamentos turbulentos são descritos do ponto de vista estatístico: Flutuação estatística em torno da média Comportamento médio - Problema de fechamento: número de incógnitas é maior do que o de equações. - Aplica-se então as propriedades da média de Reynolds 1) Fechamento de 1ª ordem bulk Teoria Fluxo Gradiente (K) Teoria do Comprimento de Mistura Parametrização - O surgimento das covariâncias conduz a um problema de fechamento de 1ª ordem;

8 Metodologia Aspectos do Modelo 1) Aspectos dinâmicos: Equação da Termodinâmica 2) Aspectos numéricos: Esquema Avançado no Tempo (n, n+1) Utiliza o método de Diferenças Finitas 3) Aspectos físicos: -Condições dentro e sobre a CLC é considerada horizontalmente homogênea (advecção horizontal não é considerada); - Céu limpo: convecção livre --- P T >>P M

9 Descrição do Modelo Eq. da Termodinâmica Integrando com à altura Temperatura Potencia na CM Altura da CLP Intensidade da inversão de temperatura no topo da CM

10 Dados

11 Caso 1 Resultados

12 Caso 2 Resultados

13 Caso 3 Resultados

14 Conclusões Boa representação do comportamento da CM no período convectivo. O fluxo turbulento de calor, nos três casos, mostrou que a entrada de ar mais quente numa camada mais fria fez que o ar comece a resfriar e com isso aumenta a altura da CM. Estes resultados podem ser comparados com o trabalho de Tennekes (1973), onde as distribuições são similares no comportamento da altura e a intensidade da inversão no topo. O modelo possui limitações, por ser simples para fazer simulações muito complexas, restringindo a utilização dele para ser aplicado em condições atmosféricas diferentes.

15 Obrigada!


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