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Tipo do documento: Dissertação
Título: Variabilidade em escala da turbulência atmosférica acima de floresta na Amazônia Ocidental
Autor: Costa, Jorge Luiz Soares 
Primeiro orientador: Sá, Leonardo Deane de Abreu
Resumo: Foram estudadas variabilidades diárias e sazonais de campos turbulentos das três componentes da velocidade do vento (u,v,w), temperatura potencial virtual (Өv), umidade específica (q) e concentração de CO2 (c). Para isto foram utilizados dados de resposta rápida medidos em torre, a 65m de altura, acima de floresta primária, durante as campanhas intensivas das estações úmida (1999) e de transição seca para úmida (2002) do Experimento LBA, na Reserva Biológica do Jarú em Rondônia. A Transformada em Ondeletas (com a função de Morlet) foi utilizada para projetar séries temporais disponíveis em 32 escalas com o propósito de investigar a variabilidade em escala de grandezas estatísticas turbulentas. Assim, foram determinadas as características diurnas e noturnas da energia cinética turbulenta, bem como das variâncias e covariâncias, coeficientes de correlação, de assimetria e de achatamento. Os resultados mostraram que, tanto na estação seca como na úmida, as variâncias das componentes horizontais contribuíram mais intensamente para a energia cinética turbulenta (ECT) pela manhã comparativamente à tarde. No entanto, na comparação da noite e madrugada, observou-se um aumento significativo das ECT nas madrugadas da estação úmida. As correlações diurnas, na estação úmida, mostraram maiores variabilidades nas escalas temporais inferiores a 15 s, sugerindo que neste período os vórtices locais são determinantes para a mistura turbulenta entre a floresta e a camada superficial logo acima. No período noturno, persistiram as variabilidades observadas na estação úmida, porém em escalas superiores a 17,27 min, sendo os movimentos de baixa frequência, os mais significativos. A ocorrência destes poderia explicar as assimetrias nos campos de vento e de escalares, bem como o aumento verificado na intermitência das pequenas escalas, refletido nos coeficientes de achatamento dos escalares, especialmente nas madrugadas da estação úmida, ocasião em que a ECT aumentou consideravelmente. Foram verificados mínimos relativos nas variâncias noturnas de u, v, Өv e q, associados à existência da falha espectral, proximo à escala de 8,7 min nas noites das duas estações, e nas madrugadas, próximo à escala de 10,7 min na estação seca e de 23,4 min na estação úmida. Em geral, as correlações por escala entre escalares não alcançaram valores de ±1. Todavia, as correlações entre w e Өv, q alcançaram valores maiores que 0,5 durante o dia. No período noturno, com exceção de rcq as correlações assumiram valores menores que ±0,5. Tais resultados apontam para uma falência da Similaridade de Monin-Obukhov na camada limite superficial na Rebio-Jarú, indicando a existência de uma subcamada rugosa acima da floresta (particularmente durante o período noturno) e devem ser levados em conta em simulações do escoamento atmosférico da região.
Abstract: Daily and seasonal variability of the three components of turbulent wind speed (u, v, w), potential virtual temperature (Өv), specific humidity (q) and CO2 (c) concentration fields have been studied. For this, fast response data measured in a 65 high tower, erected above primary forest, obtained during the wet (1999) and dry to wet transition (2002) season intensive campaigns of the LBA Experiment, in Jarú Biological Reserve in Rondônia, have been used. The wavelet transform (with the Morlet function) has been used to project the available time series on 32 scales in order to investigate the scale variability of statistical turbulent variables. Thus, some characteristics of diurnal and nocturnal turbulent kinetic energy, as well as the variances and covariances, correlation coefficients, asymmetry and flattening parameters have been investigated. The results have shown that in both, wet and dry season, horizontal wind velocity variance contributions to generate turbulent kinetic energy (TKE) are greater during the morning comparatively to the afternoon period. However, when night and early morning periods have been compared, the results show a significant TKE increase during the wet season early morning. During the wet season, important low-frequency contributions for the covariances have been detected, probably due to occurrence of mesoscale atmospheric circulations, which are frequent during this period. Daytime correlation coefficients obtained during the wet season have shown greater variability on time scales lesser than 15 s, suggesting that in this period, the local eddies are crucial in generating turbulent mixing between forest and just above atmospheric surface layer. At night, a similar kind of variability pattern has been observed during the wet season, but at scales greater than 17.27 min, where the low frequency energy contributions are more important. The occurrence of such phenomena could explain the observed asymmetries in the wind and scalars field, as well as the increase in the intermittency of small scale oscillations, which are reflected in the flattening of the scalar coefficients, particularly during the mornings of the wet season, when TKE values have considerably increased. As a consequence of the existence of a spectral gap, night-time relative minimum values for the u, v, Өv, and q, variances, have been detect near 8.7 min at night, during both seasons, while in early morning, minimum values have been detected near the scale of 10.7 min during the dry season and 23.4 min during the wet season. In general, the correlation coefficients did not reach ±1 values. However, the correlation coefficients between w and Өv, q reached values greater than 0.5 during the day. At night, except for rcq, all calculated correlation coefficients presented values lesser than ±0.5. Such results indicate Monin-Obukhov Similarity failure for Rebio-Jarú surface boundary layer, probably due to the existence of a roughness sublayer above the forest (particularly during the night-time) and should be taken into account in simulations of atmospheric flow in the region.
Palavras-chave: Turbulência atmosférica
Ventos
Ondeletas
Área(s) do CNPq: FISICA GERAL::FISICA ESTATISTICA E TERMODINAMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia
Sigla da instituição: INPA
Departamento: Coordenação de Pós Graduação (COPG)
Programa: Clima e Ambiente (CLIAMB)
Citação: COSTA, Jorge Luiz Soares. Variabilidade em escala da turbulência atmosférica acima de floresta na Amazônia Ocidental. Manaus: [s.n.], 2011. xix, 125 f.. Dissertação (Clima e Ambiente (CLIAMB)) - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://localhost:8080/tede/handle/tede/1727
Data de defesa: 14-Out-2011
Aparece nas coleções:Mestrado - CLIAMB

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