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Tipo: Dissertação
metadata.dc.title: Transição de regimes da camada limite estável utilizando um modelo conceitual
Autor(es): Vargas, André Costa
Primeiro Orientador: Costa, Felipe Denardin
Coorientador: Maroneze, Rafael
Resumo: O comportamento da Camada Limite Atmosférica (CLA) torna-se particularmente complexo durante o período noturno. Nessa fase, devido à estratificação estável, a turbulência do escoamento pode ser suprimida, levando ao desacoplamento dos níveis atmosféricos. A transição de regimes na Camada Limite Estável (CLE) representa um desafio para a modelagem, devido às dificuldades em compreender suas causas e reproduzir essas transições. Para investigar o papel do balanço de energia na superfície nas transições da CLE, foi utilizado um modelo conceitual simplificado, composto por uma equação diferencial para determinar a temperatura superficial. Os fluxos turbulentos foram parametrizados utilizando a teoria-K, e duas funções de estabilidade foram empregadas – Função de Estabilidade Cauda-longa e Função de Estabilidade Cauda-curta – para representar a relação entre a mistura turbulenta e a estratificação local. As simulações foram realizadas com diferentes configurações, variando parâmetros externos como fração de nuvens (qc), capacidade calorífica por unidade de área (Cg), temperatura do substrato (θsub), rugosidade superficial (z0) e velocidade do vento local. Os resultados indicam que a rugosidade superficial e a cobertura de nuvens afetam diretamente a transição de regimes da CLE, pois o aumento dessas variáveis reduz a velocidade necessária para a transição. O papel da capacidade térmica do solo por unidade de área, entretanto, depende da temperatura do substrato: quando a temperatura do substrato é baixa, em relação à do ar, o aumento da capacidade calorífica eleva a velocidade de transição (Vr); por outro lado, quando a temperatura do substrato é próxima ou superior à do ar, o aumento da capacidade calorífica reduz a velocidade necessária para a transição. Os resultados também mostram que o modelo reproduz a transição de regime de maneira independente da função de estabilidade utilizada; no entanto, a relação entre a velocidade do vento e o saldo de radiação é bem representada quando a temperatura do substrato é superior à temperatura do ar. Ainda assim, uma análise mais detalhada é necessária para identificar as condições em que a velocidade da transição na CLE é proporcional ao saldo de radiação na superfície. Palavras-chave: camada limite estável, transição de regimes, modelagem atmosférica.
Abstract: The behavior of the Atmospheric Boundary Layer (ABL) becomes particularly complex during nighttime. At night, due to stable stratification, flow turbulence can be suppressed, leading to the decoupling of atmospheric layers. This regime transition within the Stable Boundary Layer (SBL) poses a modeling challenge due to the difficulties in understanding and accurately reproducing these transitions. To investigate the role of surface energy ba lance in SBL transitions, a simplified conceptual model was used, consisting of a differential equation to determine surface temperature. Turbulent fluxes were parameterized using K-theory, and two stability functions, the Long-Tail Stability Function and Short-Tail Stability Function, were used to represent the relationship between turbulent mixing and local stratification. Simulations were conducted using different configurations by varying external parameters such as cloud fraction (qc), heat capacity per unit area (Cg), substrate temperature (θsub), surface roughness (z0), and local wind speed. Results indicate that surface roughness and cloud cover directly influence SBL regime transitions: increases in these variables reduce the wind speed necessary for regime transition. The role of soil thermal capacity per unit area, however, depends on the substrate temperature. When substrate temperature is low relative to air temperature, increased heat capacity raises the transition speed (Vr); conversely, when substrate temperature is close to or higher than air temperature, higher heat capacity reduces the speed needed for the transition. The results also show that the model reproduces regime transitions independently of the stability function used; however, the relationship between wind speed and radiation balance is well represented when substrate temperature exceeds air temperature. Nevertheless, further detailed analysis is required to identify the conditions under which the SBL transition speed is proportional to the surfasse radiation balance. Keywords: stable boundary layer, regime transition, atmospheric modeling.
metadata.dc.subject: Engenharia
Camada limite estável
Transição de regimes
Modelagem atmosférica
Engineering
Stable boundary layer
Regime transition
Atmospheric modeling
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Alegrete
Curso: Mestrado Acadêmico em Engenharia
metadata.dc.identifier.citation: VARGAS, André Costa. Transição de regimes da camada limite estável utilizando um modelo conceitual. Orientador: Felipe Denardin Costa. 2024. 51p. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal do Pampa, Campus Alegrete, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/9727
metadata.dc.date.issued: 27-Sep-2024
???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.appears???Mestrado em Engenharia

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ANDRÉ COSTA VARGAS - 2024.pdf973.04 kBAdobe PDF???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.view???


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