Семинар ОДА

В четверг 24 октября в 15:00 в конференц-зале ИФА им. А.М. Обухова РАН состоится семинар Отдела динамики атмосферы:

Барсков К.В.1,2

1) Институт физики атмосферы им. А.М.Обухова РАН

2) Научно-исследовательский вычислительный центр МГУ им. М.В. Ломоносова

"Структура атмосферного пограничного слоя над неоднородной поверхностью" (по материалам кандидатской диссертации)

Аннотация 

Доклад посвящен экспериментальному исследованию атмосферного пограничного слоя над поверхностями, обладающими неоднородным горизонтальным распределением аэродинамической и температурной шероховатости. Над такими ландшафтами не выполняется условие однородности и стационарности, поэтому применимость теории подобия Монина-Обухова для расчета характеристик турбулентного обмена, вообще говоря, нарушается. 

В работе выделяется два типа неоднородности:

Неоднородность первого типа характеризуется равномерным распределением элементов шероховатости и гладкой огибающей.

Неоднородность второго типа характеризуется неравномерным распределением элементов шероховатости: различные участки характеризуются различными альбедо, теплоемкостью и структурными характеристиками, при этом огибающая кривая имеет разрывы производной.

Для первого типа неоднородности проведен анализ микрометеорологических измерений в пограничном слое атмосферы над холмистой поверхностью, покрытой однородной лесной растительностью. Предложен полуэмпирический масштаб длины, зависящий от особенностей местной топографии и типа подстилающей поверхности в районе измерений. Использование такого масштаба позволяет ввести коррекцию универсальных функций теории подобия Монина-Обухова для устойчивого атмосферного пограничного слоя над сложными поверхностями без их существенной модификации. Подход может быть использован для уточнения определения турбулентных потоков импульса по данным профильных измерений над топографически сложными или пространственно-неоднородными ландшафтами.

Для второго типа неоднородности рассмотрены особенности структуры и динамики атмосферного пограничного слоя над небольшими озерами, окруженными лесом различной сомкнутости. Показано отсутствие слоя постоянных потоков в приземном слое атмосферы над неоднородным ландшафтом. Поток импульса возрастает по модулю с высотой практически линейно, и его модуль близок к нулю на поверхности, так что основной вклад в обмен импульсом с атмосферой вносит не сама поверхность озера, а кромка леса на границе лес-озеро.

Выявлено два механизма формирования потока явного тепла между лесным озером (поляной) и атмосферой. Рассматривается вклад адвекции теплого (или холодного) воздуха в пограничном слое, а также влияние отрыва турбулентного потока на границе леса. Рассмотрен вклад когерентных структур, образующихся на кромке леса, в общий поток явного тепла. Сравниваются значения потоков явного и скрытого тепла, полученных методом теплового баланса и методом турбулентных пульсаций. Показано, что данные, полученные этими двумя методами, могут давать близкие результаты и в неоднородном ландшафте.