Dự đoán hồ sơ gió và nhiệt độ cho các lớp bề mặt dị bào bao gồm các trường hợp nghịch nhiệt mạnh

Springer Science and Business Media LLC - Tập 17 - Trang 443-464 - 1979
Heinz H. Lettau1
1The University of Wisconsin at Madison, Dept. of Meteorology, Madison, USA

Tóm tắt

Chương trình nghiên cứu vi khí tượng tại Nam Cực đã cung cấp dữ liệu phong phú về cấu trúc hồ sơ gió và nhiệt độ dưới điều kiện nghịch nhiệt từ mạnh đến cực đoan (Dalrymple et al., 1966; Lettau et al., 1977). Các giả thuyết tương đồng cơ bản và các điều kiện giới hạn cho dự đoán hồ sơ lớp bề mặt dị bào được tóm tắt. Mô hình của Businger et al. (1971) về gradient cắt và nhiệt độ không có chiều được sửa đổi để phù hợp với các kết quả mới cho độ ổn định mạnh. Một giả thuyết tương đồng mới được giới thiệu để hoàn thiện bước từ dự đoán cắt và gradient đến dự đoán tốc độ gió tuyệt đối, năng lượng gió và nhiệt độ dựa trên các yếu tố ngoại sinh đã được quy định của cấu trúc lớp bề mặt. Vật lý các tương tác giữa việc 'nghiêng' và 'cong' hồ sơ dự đoán được thảo luận và được sử dụng để giải thích một số nghịch lý vi khí tượng, bao gồm cả 'điểm tối thiểu nâng cao của nhiệt độ không khí' thỉnh thoảng quan sát thấy gần bề mặt hoạt động khi ngân sách năng lượng thuộc loại ban đêm.

Từ khóa

#vi khí tượng #nghịch nhiệt #hồ sơ gió #hồ sơ nhiệt độ #lớp bề mặt #dự đoán khí tượng

Tài liệu tham khảo

Arya, S. P. S. and Sundarajan, A.: 1976, ‘An Assessment of Proposed Similarity Theories for the Atmospheric Boundary Layer’, Boundary-Layer Meteorol. 10, 149–166. Businger, J. A.: 1973, ‘Turbulent Transfer in the Atmospheric Surface Layer’, Chapter 2 in Workshop on Micrometeorology (D. A. Haugen ed.), American Meteorol. Soc., Boston, Mass. Businger, J. A., Wyngaard, J. C., Izumi, Y., and Bradley, E. F.: 1971, ‘Flux-Profile Relationships in the Atmospheric Surface Layer’, J. Atm. Sci., 28, 181–189. Carson, D. J. and Richards, P. J. R.: 1978, ‘Modeling Surface Turbulent Heat Fluxes in Stable Conditions’, Boundary-Layer Meteorol., 14, 67–82. Dalrymple, P. C., Lettau, H., and Wollaston, S.: 1966, ‘South Pole Micrometeorology Program’, Studies in Antarctic Meteorology; Antarctic Research Series, Vol. 9 (M. J. Rubin, editor) American Geophysical Union, Washington, D.C., pages 13–57. Deacon, E. L.: 1953, ‘Vertical Profiles of Mean Wind in the Surface Layer of the Atmosphere’, Geophys. Memoirs, No. 91. DeWinkel, C.: 1979, ‘An Assessment of Wind Characteristics and Wind Energy Conversion Systems for Electric Utilities’, Inst. Envir. Studies, IES Report 104, 160 pages, University of Wisconsin, Madison, Wis. Estoque, M. A.: 1973, ‘Numerical Modeling of the Planetary Boundary Layer’, Chapter 6, pp. 217–270 in Workshop on Micrometeorology (D. Haugen ed.) A.M.S., Boston, Mass. Geiger, R.: 1966, The Climate near the Ground, 611 pp. Harvard Univ. Press, Cambridge, Mass. Lettau, H.: 1939, Atmosphärische Turbulenz 283 pages, Akad. Verlag. Leipzig. Lettau, H.: 1942, ‘Das Austausch-Paradoxon von Wilhelm Schmidt’ Annalen d. Meteorologie 69, 400. Lettau, H.: 1949, ‘Isotropic and Non-Isotropic Turbulence in the Atmospheric Surface Layer’ Geophysical Research Papers No. 1, 1–86; AF Cambridge Research Laboratories, Cambridge, Massachusetts. Lettau, H.: 1957, ‘Summary of Non-Dimensional Characteristics of Boundary Layer Theory’ Section 7.5, pages 337–372, in Exploring the Atmosphere's First Mile (H. Lettau and B. Davidson eds.) Vol. I, Pergamon Press, New York and London 376 pages. Lettau, H.: 1959, ‘Wind Profile, Surface Stress and Geostrophic Drag Coefficients in the Atmospheric Surface Layer’ Adv. Geophys. 6, Academic Press, New York and London. Lettau, H.: 1969, ‘Note on Aerodynamic Roughness Parameter Estimation on the Basis of Roughness Element Description’ J. Appl. Meteorol. 8, 828–832. Lettau, H.: 1971, ‘Antarctic Atmosphere as a Test Tube for Meteorological Theories’ Research in the Antarctic Publ. 93, Amer. Assoc. f. Advancement of Science, Washington, D.C. Lettau, H.: 1977, ‘Climatonomical Modeling of Temperature Response to Dust Contamination of Antarctic Snow Surfaces’ Boundary-Layer Meteorol. 12, pages 213–229. Lettau, H. and Haugen, D. A.: 1957, ‘Wind’ Chapter 5 in Handbook of Geophysics for Air Force Designers First Ed. Geophys. Res. Directorate, Cambridge, Mass. Lettau, H. and Lettau, K.: 1975, ‘Regional Climatonomy of Tundra and Boreal Forests in Canada’ pp. 209–221 in Climate of the Arctic G. Weller and S. Bowling, eds. University of Alaska, Fairbanks. Lettau, H., Riordan, A., and Kuhn, M.: 1977, ‘Air Temperature and Two-Dimensional Wind Profiles in the Lowest 32 Meters as a Function of Bulk Stability’ Meteorological Studies at Plateau Station, Antarctic Research Series, Vol. 28 J. Businger, editor, American Geophysical Union, Washington, D.C., Paper No. 6, 77–91. Moeller, F.: 1964, ‘Einige Ueberlegungen zur Frage des Abgehobenen Temperaturminimums bei Nacht’ Meteorol. Rundschau, 86–89. Monin, A. S. and Obukhov, A. M.: 1954, ‘Basic Laws of Turbulent Mixing in the Atmosphere near the Ground’ Tr. Akad. Nauk SSSR, Geofiz. Inst. No. 24, (151) 163–187. Neumann, J.: 1964, ‘Turbulent Convection of Turbulent Kinetic Energy in Stratified Shear Flows’ Proceedings Sixth Annual Conference on Aviation and Astronautics Feb. 1964, Tel Aviv and Haifa, Israel, 47–49. Oke, T. R.: 1970, ‘Turbulent Transport near the Ground in Stable Conditions’ J. Appl. Meteorol. 9, 778–786. Oke, T. R.: 1978, Boundary Layer Climates 372 pages, Methuen Publications, London. Panofsky, H. A.: 1960, ‘An Alternative Derivation of the Diabatic Wind Profile Quart’. J. Royal Meteorol. Soc., 87, 109–110. Schlichting, H.: 1960, Boundary Layer Theory 372 pages, Methuen Publications, London. Schmidt, W.: 1921, ‘Wird die Luft durch Konvektion von der Erdoberfläche her erwärmt?’ Meteorol. Zeitschr. 38, p. 262. Sellers, W. D.: 1961, ‘A Simplified Derivation of the Diabatic Wind Profile’ J. Atm. Sci. 19, 180–181. Stearns, C. R.: 1969, ‘Surface Heat Budget of the Pampa de la Joya’ Mon. Weather Rev. 97, 860–866. Stearns, C. R.: 1970, ‘Conversion of Profile Difference Quotients to True Gradients at the Geometric Mean Height in the Surface Layer’ Boundary-Layer Meteorol. 1, 146–154. Yamada, T.: 1976, ‘On the Similarity Functions A, B, and C of the Planetary Boundary Layer’ J. Atm. Sci. 33, 781–793.