Динаміка граничного шару атмосфери

1. Розділ 4. Динаміка граничного шару атмосфери (ГША)

Степаненко С.М.
Розділ «Динаміка атмосфери» курсу
«Метеорологія і кліматологія»

2. Тема 4.1 Кількісний опис взаємодії атмосфери та підстильної поверхні

3.

Ефект «прилипання»
Виникають значні вертикальні
градієнти вітру v
, що
z
призводить до генерації КЕТ

4.

Зовнішні параметри граничного шару атмосфери (ГША)
Зовнішні параметри визначають умови формування ГША та інтенсивність
турбулентного перемішування в граничному шарі
1) Швидкість вітру на верхній межі граничного
шару атмосфери 2) Термічна стратифікація в граничному шарі
атмосфери, яка характеризується перепадом
потенційної температури
3) Шорсткість підстильної поверхні Внутрішні параметри граничного шару атмосфери (ГША)
Внутрішні параметри є характеристиками ГША та залежать від інтенсивності
турбулентного перемішування в граничному шарі
1) Турбулентні потоки імпульсу
та тепла
, які характеризують інтенсивність
обміну імпульсом та теплом між поверхнею та атмосферою
2) Висота граничного шару атмосфери 3) Коефіцієнт турбулентного обміну -
та КЕТ поблизу підстильної поверхні

5. Тема 4.2 Динаміка приземного шару атмосфери

6.

Структура граничного шару атмосфери
Граничний шар атмосфери має складну структуру, в який виділять в першу
чергу приземний шар, що безпосередньо приминає до підстильної поверхні
та вільний граничний шар (або шар Екмана)
Відмінною рисою приземного
шару є незмінність з висотою
значень турбулентних потоків та
напряму вітру. Швидкість вітру,
навпаки, швидко збільшується з
висотою
50-70 метрів

7.

Теорія Обухова-Моніна
Безрозмірні вертикальні профілі осереднених характеристик стану приземного
шару атмосфери є універсальними функціями безрозмірної висоти,
тобто залежать тільки від неї
- масштаб довжини в приземному шарі
- масштаб температури в приземному шарі
- безрозмірна швидкість рухів в приземному шарі
- безрозмірна потенційна температура в приземному шарі

8.

Вертикальні профілі характеристик стану осередненого руху
в приземному шарі атмосфери
де:
де:
При нейтральній стратифікації в приземному шарі маємо:
При нейтральній стратифікації потенційна температура в приземному шарі
з висотою не змінюється – це ознака самої нейтральної стратифікації