Daha çox

19.6: Neytral və Stabil Sərhəd Qatlarında Dağılım - Geoscience


Səthdəki çirkləndirici konsentrasiyasını hesablamaq üçün həm şüa mərkəzi xəttinin hündürlüyünü, həm də bu mərkəz xətti üzrə çirkləndiricilərin yayılmasını bilmək lazımdır. Plume artması ilk buraxılışa verilən addır. Dağılma (Taylor’un statistik nəzəriyyəsindən) ikincisi. Hər ikisi də çirkləndiricilərin orta məkan bölgüsü üçün bir ifadə olaraq istifadə edildikdə, çirklənmə konsentrasiyaları hesablana bilər.

Torpaq səviyyəsində konsentrasiya ümumiyyətlə şleyf-mərkəz hündürlüyü artdıqca azalır. Beləliklə, fiziki yığın üstü üzərindəki tüylərin yüksəlməsi çox vaxt arzu edilir. Şleyflərin mərkəz xətti yığının yuxarı hissəsindən çıxma sürəti ilə əlaqəli ilkin impuls və atıksu isti olduqda üzmə qabiliyyəti sayəsində yığın üst hissəsindən yuxarı qalxa bilər.

19.6.1.1. Neytral Sərhəd Qatları

Gecə yüngül küləklər zamanı qalıq qatında (yerə toxunmamaqla) statik olaraq neytral vəziyyətlərə rast gəlinir. Həm də sərhəd qatının dibində (yerə toxunaraq) küləkli buludlu günlərdə və ya gecələrdə rast gəlinir.

Hündürlük zCL şüa mərkəz xəttinin yer üzündəki neytral sərhəd qatında:

( begin {align} z_ {CL} = z_ {s} + left [a cdot l_ {m} ^ {2} cdot x + b cdot l_ {b} cdot x ^ {2} right] ^ {1/3} tag {19.16} end {align} )

burada a = 8.3 (ölçüsüz), b = 4.2 (ölçüsüz), x yığının aşağıya doğru məsafəsidir və zs fiziki yığın hündürlüyüdür. Bu tənlik göstərir ki, yığın arasındakı məsafə artdıqca şüa mərkəzi xətti yüksəlməyə davam edir. ABL zirvəsindəki örtük ters çevrilməsini görməzdən gəlir, bu da nəticədə şleyfin qalxması və yuxarıya yayıldığı bir qapaq kimi davranacaq.

Bir momentum uzunluğu şkalası, lm, aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

( begin {align} l_ {m} approx frac {W_ {o} cdot R_ {o}} {M} tag {19.17} end {align} )

harada Ro üst üst radius, Wo tullantı suyunun üst-üstə çıxış sürətidir və M yığın üst hissəsində ətraf küləyinin sürətidir. lm şaquli yayılmış impulsun üfüqi külək impulsuna nisbəti kimi yozula bilər.

Yüzdürme uzunluğu şkalası, lb, aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

( begin {align} l_ {b} approx frac {W_ {o} cdot R_ {o} ^ {2} cdot | g |} {M ^ {3}} cdot frac { Delta theta} { theta_ {a}} tag {19.18} end {align} )

harada | g | = 9,8 m s–2 cazibə sürətləndirmə böyüklüyüdür, ∆θ = θsəh - θa tullantı suyunun temperaturdan artıq olmasıdır, θsəh yığın üstündəki ilkin yığın qaz potensialı temperaturu və θa yığın üst hissəsindəki ətraf potensial istiliyidir. lb şaquli üzmə gücünün ətraf küləyinin üfüqi gücünə nisbəti kimi yozula bilər.

Nümunə tətbiqi (§)

Yığıncağın üst hissəsində tullantıların sürəti 20 m-dir–1, temperatur 200 ° C, emissiya nisbəti 250 g s–1 SO2. Yığının hündürlüyü 75 m, üstündə 2 m radius var. Üst hissədə ətraf küləyi 5 m-dir–1və ətraf mühitin potensial temperaturu 20 ° C-dir. Neytral sərhəd təbəqəsi üçün şleyfin orta xəttinin hündürlüyünə qarşı aşağı külək məsafəsinə baxın.

Cavabı tapın

Verilmişdir: Wo = 20 m s–1, Q = 250 g s–1, zs = 75 m, M = 5 m s–1 , θa = 293 K, θsəh = 473 K + (9,8 K km)–1) · (0,075 km) = 474 K

Tap: zCL(x) =? m.

Eq istifadə edin. (19.17): lm = (20m s–1) · (2m) / (5m s.)–1) = 8 m

Eq istifadə edin. (19.18):

( l_ {b} approx frac {(20 mathrm {m} / mathrm {s}) cdot (2 mathrm {m}) ^ {2} cdot left (9.8 mathrm {m } cdot mathrm {s} ^ {- 2} sağ)} {(5 mathrm {m} / mathrm {s}) ^ {3}} cdot frac {(474-293 mathrm {K })} {293 mathrm {K}} = 3.87 mathrm {m} )

Eq istifadə edin. (19.16):

( z_ {CL} = (75 mathrm {m}) + sol [8.3 cdot (8 mathrm {m}) ^ {2} cdot x + 4.2 cdot (3.87 mathrm {m}) cdot x ^ {2} sağ] ^ {1/3} )

Bu, aşağıdakı süjetdəki möhkəm xətt kimi göstərilir:

Yoxlayın: Bölmələr yaxşıdır. Fizika yaxşıdır. Tamamilə eskiz çəkin.

Ekspozisiya: Neytral şəraitdə şüa aşağı külək məsafəsi ilə yüksəlməyə davam edir. Bununla birlikdə, həqiqi tüylər ümumiyyətlə yüksəlmiş bir inversiyaya vurur və yüksəlməyi dayandırır. Ters çevrilmələrin yerini tapmaq üçün termo diaqramdan istifadə edin.

19.6.1.2. Stabil Sərhəd Qatları

Statik sabit vəziyyətlərdə ətraf potensial temperaturu hündürlüyə görə artır. Bu şleyf yüksəliş xəttini son tarazlıq hündürlüyü z ilə məhdudlaşdırırCLeq yerin üstündə:

( begin {align} z_ {CL eq} = z_ {s} +2.6 cdot left ( frac {l_ {b} cdot M ^ {2}} {N_ {BV} ^ {2}} right) ^ {1/3} tag {19.19} end {align} )

burada Brunt-Väisälä tezliyi NBV statik sabitliyin ölçüsü olaraq istifadə olunur (bax: Atmosfer Stabilliyi bölməsinə).

Nümunə tətbiqi

Əvvəlki nümunə ilə eyni, lakin ∆θ ilə sabit bir sərhəd qat üçüna/ ∆z = 5 ° C km–1. Z tapınCLeq .

Cavabı tapın

Verilmişdir: Wo = 20 m s–1, Q = 250 g s–1, zs = 75 m, M = 5 m s–1 , θsəh = 474 K, θa = 293 K, ∆θa/ ∆z = 5 ° C km–1

Tap: ∆zCLeq =? m, sonra zCLeq x ilə

Eq istifadə edin. Brunt-Väisälä tezliyini tapmaq üçün (5.4b)2: NBV2 = [(9,8m · s–2) / 293K] · [5K / 1000m] = 1.67x10–4 s–2

Eq istifadə edin. (19.19):

( z_ {CL eq} = (75 mathrm {m}) + 2.6 cdot left ( frac {(3.87 mathrm {m}) cdot (5 mathrm {m} / mathrm {s} ) ^ {2}} {1.67 times 10 ^ {- 4} mathrm {s} ^ {- 2}} right) ^ {1/3} )

zCLeq = zs + .ZCL eq = 75 m + 216.7 m = 291.75 m.

Əvvəlki Nümunə Tətbiqində kəsik xəttinə baxın.

Yoxlayın: Bölmələr yaxşıdır. Tamamilə eskiz çəkin.

Ekspozisiya: Həqiqi şüa mərkəzi xətti tarazlıq hündürlüyünə dərhal çatmır. Bunun əvəzinə əvvəlki həll edilmiş əvvəlcədən qurulmuş neytral şleyf yüksəlmə əyrisindən biraz daha yavaş yanaşır.

Neytral və dayanıqlı sərhəd qatları üçün (PG tipləri C ilə F arasında), sərhəd qatının dərinliyi ilə müqayisədə turbulent girdabların ölçüləri nisbətən azdır. Bu, turbulent dispersiyanın molekulyar diffuziyaya analoji olaraq modelləşdirilməsinə imkan verərək problemi asanlaşdırır. Bu vəziyyət üçün şleyf mərkəzi xəttindəki ortalama konsentrasiyanın paylanması, 2 ölçülü bir Gauss zil əyrisi ilə yaxşıca yaxınlaşdırılır:

( begin {align} begin {align}
& c = frac {Q} {2 pi sigma_ {y} sigma_ {z} M} cdot exp left [-0.5 cdot left ( frac {y} { sigma_ {y}} sağ) ^ {2} sağ] cdot
left { exp left [-0.5 cdot left ( frac {z-z_ {CL}} { sigma_ {z}} right) ^ {2} right] + exp left [- 0.5 cdot sol ( frac {z + z_ {CL}} { sigma_ {z}} right) ^ {2} right] right }
end {aligned} tag {19.20} end {align} )

burada Q çirkləndiricinin mənbə emissiya dərəcəsidir (g s–1), σy və σz çarpaz və şaquli istiqamətlərdə şüa yayılan standart sapmalardır, y reseptorun şleyfin mərkəz xəttindən yanal (çarpaz) məsafəsidir, z reseptorun yer üzərindəki şaquli məsafəsidir, zCL şüa mərkəz xəttinin yerdən hündürlüyü və M şüa mərkəz xətti hündürlüyündə orta mühit küləyinin sürətidir.

Yerdəki reseptorlar üçün (z = 0), eq. (19.20) azalır:

( begin {align} c = frac {Q} { pi sigma_ {y} sigma_ {z} M} cdot exp left [-0.5 cdot left ( frac {y} { sigma_ {y}} right) ^ {2} right] cdot exp left [-0.5 cdot left ( frac {z_ {CL}} { sigma_ {z}} right) ^ { 2} right] tag {19.21} end {align} )

Yerdəki konsentrasiyanın formasına a deyilir ayaq izi.

Yuxarıdakı iki tənlik yerin düz olduğunu və yerə dəyən çirkləndiricilərin yenidən havaya “əks olunduğunu” düşünür. Ayrıca, statik olaraq qeyri-sabit qarışıq təbəqələrdə dağılma üçün işləmirlər.

Bu tənliklərdən istifadə etmək üçün turbulent sürət var dəyişirv2 və σw2 əvvəlcə Atmosfer Sərhəd Qatısı fəslindəki tənliklərdən tapılmışdır. Sonra şleyf yayılır (σy və σz) Taylorun statistik nəzəriyyəsindən tapılmışdır (eqs. 19.13). Plume centerline yükseklikləri zCL əvvəlki alt hissədəki tənliklərdən tapılmışdır. Nəhayət, hamısı eqs şəklində istifadə olunur. (19.20) və ya (19.21) bir reseptorda konsentrasiyanı tapmaq.

Xatırladaq ki, Teylorun statistik nəzəriyyəsi şüa yayılmasının aşağı küləklə artdığını bildirir. Beləliklə, σy , σzvə zCL yuxarıdakı iki tənlikdə x-nin açıq şəkildə görünməməsinə baxmayaraq c konsentrasiyasını x-ın güclü bir funksiyasına çevirən x funksiyalarıdır.

Nümunə tətbiqi (§)

Küləyin “səthi” 10 m s verildi–1 yerdən 10 m yüksəklikdə, neytral statik dayanıqlıq, sərhəd qat dərinliyi 800 m, səth pürüzlülüyü uzunluğu 0,1 m, emissiya nisbəti 300 q s–1 passiv, cəlbedici olmayan SO2, küləyin sürəti 20 m s–1 şleyfin orta hündürlüyündə və Laqranqiya vaxtı miqyası 1 dəqiqədir.

Şleyfin orta xətti hündürlüyü üçün yerdəki konsentrasiyanın izopletlərini göstərin: (a) 100m, (b) 200m

Cavabı tapın

Verilmişdir: M = 10 m s–1 z = 10 m, zo = 0,1 m, M = 20 m s–1 z = 100 m = z olduqdaCL, neytral, Q = 300 g s–1 SO2, tL = 60 s, h = 800 m

Tapın: c (µg m–3) z (0) ilə x (km) və y (km) ilə müqayisədə.

ZCL sabitdir.

Eq istifadə edin. (18.13) Atmosfer Sərhəd Qatı (ABL) fəslindən:

sən* = 0.4 · (10 m s–1) / ln (10 m / 0.1 m) = 0.869 m s–1

(a) eqs istifadə edin. ABL fəslindən (18.25b) & (18.25c):

σv = 1.6 · (0.869m s–1) · [1-0.5 (100/800)] = 1.3 m s–1

σw = 1.25 · (0.869m s–1) · [1-0.5 (100/800)] = 1.02 m s–1

Eq istifadə edin. (19.13a & b) bir cədvəldə get almaq üçüny və vz vs.

x. Sonra eq istifadə edin. (19.21) hər x və y-də c tapmaq üçün:

Yoxlayın: Bölmələr yaxşıdır. Fizika yaxşıdır.

Ekspozisiya: Bu sahələr çirkləndiricini göstərir ayaqizi. Daha yüksək şüa mərkəz xətləri yerdə daha az konsentrasiyaya səbəb olur. Bu səbəbdən mühəndislər hündür tüstü yığınları dizayn edir və qalın tüy artımını artırmağa çalışırlar.

Daha sürətli külək sürəti də daha çox seyreltməyə səbəb olur. Daha sürətli küləklər daha çox yüksəkliklərdə tapıldığından, səth konsentrasiyalarını azaltmaq üçün hündür yığınlara üstünlük verir.


19.6: Neytral və Stabil Sərhəd Qatlarında Dağılım - Geoscience

Sərhəd qatının hündürlüyü (BLH) və PM 2.5 arasında milli miqyasda müşahidə olunan əlaqələr müşahidələrin azlığı səbəbindən aydın deyil. Burada bu əlaqəni planetdən sərhəd qatındakı (PBL) termodinamik sabitliyin bənzərsiz bir perspektivindən araşdırdıq, Çindən gələn yay (iyun-avqust) səsləri 2014-2017-ci illər arasında istifadə edildi. Səslənmələrin hər üç vaxtı üçün (0800, 1400, və 2000 Pekin vaxtı [BJT]), müsbət (mənfi) PM 2.5 konsentrasiyası anomaliyalarının gündəlik vasitələrə nisbətən mənfi (pozitiv) BLH anomaliyaları ilə korrelyasiya etdiyi aşkar edilmişdir. Mənfi korrelyasiya ən güclü 1400 BJT, ardından 2000 BJT və 0800 BJT idi. Ümumilikdə, PM 2.5'in 0800 və 2000 BJT-də Çin daxilində BLH ilə qeyri-bərabər qarşılıqlı əlaqədə olduğu təsbit edildi. Ən güclü antikorrelyasiya, daha az çirklənmiş bölgələrlə xarakterizə olunan digər bölgələrdəki daha zəif korrelyasiyanın əksinə olaraq, 1400 BJT-də Şimali Çin düzənliyində baş verdi. Neytral sərhəd qatlarında ortalama PM 2.5 konvektiv sərhəd qatlarından (CBL) daha yüksək idi. Antikorrelyasiyanın ən güclü olduğu CBL, Çində çox çirklənmiş ərazidə neytral sərhəd qatından daha çox aerosol yayılması üçün əlverişli idi. Aşağı bulud örtüyü, aşağı səth rütubəti və güclü külək sürəti altında yaranan daha yüksək CBL, ən yüksək bulud örtüyü altında baş verən sabit sərhəd qatından fərqli olaraq aerozolun dağılması üçün əlverişli idi. Həm də sabit sərhəd qatı ilə PM 2.5 arasında müsbət korrelyasiya müşahidə edilmişdir. Tapıntılar, aerosol-PBL qarşılıqlı təsirlərini araşdırarkən PBL-nin termodinamik şərtlərinə diqqət yetirilməsini tələb edir.


Maneənin neytral və sabit sərhəd qatında axın və çirkləndirici dispersiyaya təsiri

Şəhər mühitində çirkləndirici dispersiyanı proqnozlaşdırmaq maneə həndəsəsi, axın turbulentliyi və temperatur fərqlərinin dəqiq müalicəsini tələb edir. Bu sənəd həm termal təbəqələşmənin təsirini, həm də turbulent sərhəd qatlarında (TBL) çirkləndirici dispersiyaya bir maneənin mövcudluğunu nəzərdən keçirir. Ətrafındakı çirkləndirici qaynaq mənbələri olan bir hasarın üzərindəki təlatümlü axın Böyük Eddy Simülasyonları vasitəsi ilə simulyasiya olunur. Bir neçə təbəqələşmə səviyyəsi üçün daxilolma TBL yaratmaq üçün ayrıca ‘sürücü’ simulyasiyaları aparılır. Bu giriş TBL-lərindən istifadə edərək hasarın arxasındakı axın inkişafı və çirkləndirici dispersiyası, 100 hasar hündürlüyünə qədər h araşdırılır. Sürət və temperatur kəsirinin çürüməsinin sabitlikdən asılı olduğu, Reynolds stresinin və konsentrasiyanın aşınmasının sabitliyin artması ilə azaldığı göstərilir. Neytral hallar üçün maneənin təsiri təqribən 75 saatdan sonra azalır, yerə yaxın sabit vəziyyətlərdə isə narahat olmayan vəziyyətə nisbətən axın sürətlənir. Çəpər təbəqələşmənin lokal azalmasına və bununla da çirkləndirici dispersiyanın artmasına səbəb olur. Bununla birlikdə, üzgüçülük təsirinin laqeyd qalması, ən dayanıqlı vəziyyət üçün çirkləndirici konsentrasiyanı emissiya mənbəyinin aşağı hissəsində 75 saatlıq bir faktor 2,5 ilə qiymətləndirməməsi ilə nəticələnir.


Planlaşdırılan sənədlər

Aşağıdakı siyahı yalnız planlaşdırılmış əlyazmaları əks etdirir. Bu əlyazmalardan bəziləri hələ Redaksiya tərəfindən qəbul edilməyib. MDPI jurnallarına təqdim olunan sənədlər nəzərdən keçirilməlidir.

Sahil şəhər sərhəd qatında şaquli temperatur profillərinin uzunmüddətli müşahidələri

Igor Esau, Victoria Miles və Lasse Pettersson

Nansen Ətraf Mühit və Uzaqdan Algılama Mərkəzi / Bjerknes İqlim Tədqiqatları Mərkəzi

Xülasə: Nordic sahil vadisi Bergen şəhərində dəniz səviyyəsindən 1000 m-ə qədər şaquli temperatur profilləri müşahidə olunur. Mikrodalğalı radiometr MTP-5HE, aşağı 100 m təbəqədə 25 m və yuxarıda 50 m şaquli qətnaməyə malikdir. 2011-ci ilin fevral ayından bəri atmosfer sütununun temperaturunu 15 dəqiqədən bir ölçür. Bu tədqiqat demək olar ki, davam edən müşahidələrin təxminən 10 il (2011 -2020) ərzində istilik sərhəd qat iqliminin statistik analizini təqdim edir. Əsas səma sabit təbəqəli atmosfer şəraiti epizodlarına diqqət yetiririk. Bu cür epizodlar əhəmiyyətli dərəcədə sosial təsir göstərir, çünki şəhər vadisində atmosfer havasını çirkləndirən maddələrin sürətlə yığılmasına məcbur edirlər. Temperatur profillərinin və temperatur inversiyalarının dəyişkənliyi, çirklənmə hadisələri və sabit təbəqələşməni qoruyan genişmiqyaslı hava şəraiti ilə əlaqəli şəkildə öyrənilir.

Açar sözlər: Sahil sərhəd təbəqəsi Temperatur profili Mikrodalğalı radiometr Stabil təbəqələşmə

Atmosfer Sərhəd Qatı ABL və Dəniz Sərhəd MABL təbəqəsindəki sabit təbəqələr və təlatümlər

Alain Weill
LATMOS, Laboratoire Atmosfer Mod və egraveles, 0bsations Spatiales, 4 Place Jussieu 75005, Fransa

Xülasə: Giriş fiziki və riyazi sabitlik arasındakı fərqləri ifadə etməyə əsas verən sabitliyin bir polisemik mənasını göstərir. Bunu mövzuya dair bir neçə müraciət göstərir. Bu, sərhəd qatının sabit qatlarını (qitə və okean üzərində) təqdim edir və təsvirlərlə izahatlar izah olunur ki, dayanıqlı təbəqələr necə turbulent qat ola bilər.

Birinci hissədə sabit ABL və MABL təbəqələrini fərqli xüsusiyyətləri ilə təsnif etməyi seçdik.

İkinci hissədə, ümumiyyətlə parametrləşdirilməsi çətin olan dörd sabit təbəqə vəziyyəti təqdim olunur:

  • Heterogen gecə sərhəd təbəqəsi.
  • Monin-Obukhov Bənzərliyi MOS üçün Arktik dayanıqlı səth qatının bəzi ehtiyat tədbirləri ilə istifadə edilməsi lazım olduğu görünür.
  • İnversiya qatında təkrar nəzərdən keçirilməli və çevrilmə təbəqəsinin təkamülünü müəyyənləşdirmək üçün elmi bir maneə olaraq qalma xüsusən buludların olması və çirkləndirici tədqiqatlar üçün giriş
  • Toplu axınların qiymətləndirildiyi okean üzərindəki sabit səth təbəqəsi, birbaşa turbulent axın ölçmələri və ya atmosfer səthi təbəqəsi profilləri olmadıqda səhv dəyərlərlə əlaqələndirilə bilər.

Nəticədə, təcrübələr və modelləşdirmə ilə əlaqəli araşdırma aparılacaq. Müzakirə olunur.

GOAMAZON 2014/5 zamanı Böyük Eddy Simulyasiya Modelindən istifadə edərək Amazoniyada NBL Eroziya Analizi

Xülasə: Bu iş, PALM (PArallel Les Model) adlı yüksək qətnamə modeli və GoAmazon Project 2014/5-dən müşahidə məlumatları istifadə edərək Böyük Eddy Simulyasiya (LES) yüksək qətnamə modeli ilə mərkəzi Amazon üzərindəki gecə sərhəd qatının (NBL) aşınmasını araşdırdı. Bu verilənlər bazası, 2014-cü il (tipik bir il hesab olunur) və quru və yağışlı mövsümlərdə dörd sıx müşahidə dövrü (IOP) ərzində intensiv və ortalama quru mövsümü təhrik edən sıx El Ni & ntildeo & ndashGünəşi Osilasiya (ENSO) hadisəsi zamanı toplanmışdır. . PALM simulyasiya çıxışları NBL eroziyasını ağlabatan şəkildə təmsil etdi və nəticələr NBL eroziyasının mövsümlər arasında fərqli xüsusiyyətlərə malik olduğunu göstərdi: yağışlı GİB-lər yavaş səth istiləşməsi və daha az gərgin konveksiya nümayiş etdirdi ki, bu da günəş doğandan təxminən 3 saat sonra daha uzun eroziya dövrü ilə nəticələndi (yerli vaxtla saat 06: 00-da). Əks təqdirdə, quru IOPs, daha güclü konveksiya ilə daha intensiv səth istiləşməsi göstərdi və günəş doğandan təxminən 2 saat sonra daha sürətli NBL eroziyası ilə nəticələndi. Səthə yaxın (20-50 m dərinlikdə) əmələ gələn çox dayaz qarışıq təbəqə və yuxarıda (200-300 m) dayanıqlı bir təbəqə olduğu zaman günəşin doğuş saatlarında tam eroziyanı araşdırmaq üçün konseptual bir model çıxarıldı. Eroziya dövründə bu təbəqənin istiləşməsi üçün kinetik istilik axını ilə əlaqəli olaraq, yağışlı GİB-lər zamanı səthdən yayılan enerjinin NBL qatını tam istiləşdirmək üçün yetərli olmadığı və aşındığı təqdirdə təxminən 30% əlavə ehtiyac olduğu təsbit edildi. . Bu enerji enerji biokütləsinin sərbəst buraxılmasından gələ bilər. 2014-cü ilin quru dövrü daha böyük bir istiləşmə göstərdi, lakin bu da kifayət deyil və təxminən% 6 əlavə tələb etdi. Bununla birlikdə, ENSO & acutes hadisəsinin təsiri altında olan 2015 quru dövrü üçün sərbəst buraxılan səth axınının təbəqəni tam istiləşdirmək üçün yetərli olduğu göstərildi. NBL-nin aşınma müddəti CBL-nin inkişafına təsir göstərmişdir: daha çox şaquli inkişaf quru GİB-lərdə (təxminən 1500 m), yağışlı GİB-lər üçün isə daha az dərin təbəqə (təxminən 1200 m) göstərilmişdir.

Açar sözlər: planetar sərhəd qatı turbulent kinetik enerji LES modeli

Sabit Sərhəd Şərtləri altında Orta Ölçülü Bir Şəhərin Havalandırılması: LES Model PALM istifadə edilən bir simulyasiya

Xülasə: Şəhər mərkəzləri getdikcə artan hava çirkliliyinin öhdəsindən gəlmək məcburiyyətindədir. Təmiz hava tədarükü həlledicidir, xüsusən atmosfer sərhəd qatının sabit şəraitində təmin etmək çətindir. Beləliklə, bu nümunə işi, əvvəllər M & uumlnster, NW Almaniyanın şəhər mərkəzi üçün təmiz hava dəhlizi olaraq inşa edilmiş bir şəhər gölü üzərindəki külək sahəsini araşdırmaq üçün paralelləşdirilmiş böyük girdaban simulyasiya (LES) model PALM istifadə etdi. Model başlanğıc əsas külək istiqaməti və sabit sərhəd qat şərtləri daxil olmaqla istifadə edilmişdir. İlkin külək və temperatur profillərinə zəif bir gecə aşağı səviyyəli bir jet daxil idi. Pasif skalyarın dağılması, şəhərin mərkəzinə və yuxarıdakı şəhər sərhəd qatına aparan küçə kanyonları içərisində təmiz havanı izləmək üçün simulyasiya edilmişdir. Şəhərin ventilyasiya konsepsiyası prinsipcə təsdiqləndi, lakin hava göl sahilindən şəhərin mərkəzinə, küçə kanyonları ilə deyil, keçmiş çay yatağı və bitişik küçələrin üstündən birbaşa marşrut aldı. Pasif skalyarın dağılmasına görə, şəhər mərkəzinin yarısı göldən gələn təmiz hava ilə təmin olunurdu. Tədqiqatımızda PALM, sərhəd qatının sabit şəraitində təmiz hava dəhlizlərini öyrənmək üçün faydalı bir vasitə olduğunu sübut etdi.

Böyük quru simulyasiyalarından və çöl müşahidələrindən istifadə edərək dağlıq ərazilərdə sabit sərhəd qat quruluşuna yerli topoqrafik təsirlərin araşdırılması

Shravan K. Muppa, Karl K. Lapo, Anita Freundorfer, Wolfgang Babel, Christoph K. Thomas

Mücərrəd: Dağlıq ərazidə sabit sərhəd qatlarında (SBL) qarışıq quruluşu və qarışdırma proseslərini daha yaxşı başa düşmək üçün böyük girdap simulyasiyalarından (LES) istifadə edilən birləşmiş yanaşma və
müşahidələr tətbiq olunur. 25 iyul 2019-cu il tarixində müşahidə olunan SBL-nin quruluşu və təkamülü
böyük gürzlü rəsədxana, Cənubi Almaniyada mürəkkəb ərazi üzərində Voitsumra təcrübəsi (LOVE19) paralelləşdirilmiş böyük girdaban simulyasiya modeli (PALM) istifadə edərək simulyasiya olunur. Topoqrafiyanın SBL-də turbulentlik yaradan mexanizmlərə təsiri arxa yer külək istiqaməti əsasında araşdırılır. Bu qaçışlar müşahidələr, külək sürətinin saatlıq orta profilləri, potensial temperatur və turbulent kinetik enerji (TKE) ilə müqayisə edildi. Daha yaxşı şəbəkə qətnamələri, SBL-də həll edilmiş soyuq hovuz strukturlarında çox yaxşılaşma göstərdi. Maraqlıdır ki, topoqrafiya daxil olmaqla qaçışlar, kölgə bölgələrində külək istiqaməti və ərazi oriyentasiyasına əsasən topoqrafiya olmayan qaçışlardan daha çox soyutma (& gt 2K) göstərdi. Bu təsir ərazi boyunca çarpaz küləklər olduqda daha çox hiss olunurdu. Eynilə, topoqrafiya ilə gedişlərdə səthə yaxın TKE'nin təxminən 1. 2 m2s-2 böyük dəyərləri tapıldı. Halbuki normal qaçışlar (düz səth) yalnız 0,3 m2s-2 dəyərlərini göstərdi. Üfüqi küləyin kəsilməsinin SBL-də böyük bir turbulentlik yaradan bir mexanizm olduğu təsbit edildi. Bu külək qayçı, fasilələrlə qarışıq partlayışlarla nəticələndi, külək istiqaməti cənub şərqdə (çarpaz küləklər) olduqda çox yüksək idi. Yer səviyyəsindən 300 m yüksəklikdə aşağı səviyyəli bir jet də tapıldı. Gecə yarısı, küləklər cənub-qərbdən cənub-şərqə doğru yönəldikdə, yuxarıdakı jet quruluşunda bir fasilə
ərazi, yaxınlıqdakı Schneeberg dağı (600 m agl) tərəfindən təyyarənin tıxanması səbəbindən tapıldı. Bu nəticələr, xüsusilə orta boy bölgələrindəki mürəkkəb ərazilər üzərində hava çirklənməsi və sis əsaslı tədqiqatlar üçün SBL modelləşdirilməsinə topoqrafiyanın daxil edilməsinin vacibliyini vurğulayır.

Çinin Zhuhai şəhərində urbanizasiyanın yerüstü külək üzərində təsirini araşdırmaq üçün CNOF metodundan istifadə etmək

Xia 1,2, Huiwen Nie 2, K. l. Chan 1

  1. Dövlət Ay və Planet Elmləri Laboratoriyası, Makao Elm və Texnologiya Universiteti, Makao, Çin
  2. Zhuhai İctimai Meteoroloji Xidmət Mərkəzi, Zhuhai, Çin

Xülasə: Şəhərləşmənin səth küləyinə təsiri hazırkı tədqiqatlarda isti mövzudur. Bu yazıda, Milli Qütb-Orbitə Tərəfdaşlığı (NPP) peyk məlumatları üzərindəki Görünən İnfraqırmızı Görüntüləmə Radiometr Suite (VIIRS) sensoru tərəfindən müşahidə edilən uzun müddətli avtomatik meteoroloji və NECP və gecə işıq indeksi, müşahidə mənfi reanaliz (OMR) metodu istifadə edilmişdir. Çinin Zhuhai (Guangdong-HongKong-Macao Greater Bay Area) şəhərindəki şəhərləşmənin səth küləyinin sürətinə təsirini kəmiyyət olaraq analiz etmək üçün yeni bir CNOF metodu qurulmuşdur. Nəticə göstərir ki, Zhuhai-də yerüstü küləyin sürəti on ildə -0.53 m s-1 nisbətində əhəmiyyətli dərəcədə azalır, bundan sonra OMR metodu ilə təsdiqlənir ki, on ildə -0.49 m s-1 (% 73.1). səth pürüzlülüyünün artması. Meteoroloji stansiyada müşahidə olunan səth küləyinin sürəti, 3 km yuxarı axın fan sektorundakı ortalama gecə işığı göstəricisi ilə əhəmiyyətli bir əlaqəyə malikdir və böyük səth pürüzlülüyü nümunələri sıx olduqda onların korrelyasiya əmsalı -0.49 olur. Səthdə külək sürəti orta hesabla gecə işığı indeksindəki 0,1 artıma uyğun olaraq on ildə 1,34 m s-1 azaldır.


5.3 Turbulentlik rejimləri və termal təbəqələşmə

HOST modelini daha da başa düşmək üçün əvvəllər Sektada həyata keçirildiyi kimi təbəqələşmənin bütün BLLAST verilənlər bazası üçün türbülanlıq əlaqəsinə təsirini araşdırırıq. NIOP'lar üçün 4. Həm də nəzərdən keçirilmiş iki külək istiqamətinə, NW (Şəkil 10a) və SE-lərə (Şəkil 10b) bağlı olaraq məlumatları ayırırıq. Yalnızca Skinflow dirəkindəki məlumatları istifadə edirik və nəticələr fərqli səviyyələr üçün ( z3m , z5mz8m ) çox oxşardırlar, yalnız təhlil və müzakirəni öz üzərimizə götürürük z5m səviyyə.

Şəbəkə axınları üçün (şəkil 10a), qarışıq qarışıq neytral təbəqələşməyə (qırmızı və yaşıl xətlər) və eyni zamanda axındakı istilik qeyri-sabitliyini göstərən qeyri-sabit təbəqələşməyə (firuzəyi xətlər) gətirib çıxarır. Stabil təbəqələşmə (bənövşəyi xətt) yalnız çox aşağı sürətlərlə və nisbətən böyük sürətlərlə əlaqəli görünür VTKE dəyərlər. Buna görə də, xətti qarışıqlıq əlaqəsi istilik dərəcələrindən asılı deyil. Qarışıqlıq kütləvi qayçı ilə idarə olunur, buna görə də bu istiqamətdən gələn axın aşağı küləyin sürətləri üçün də türbülans daşıyacaq dərəcədədir, yəni oxşar istehsal edən böyük girdablar. VTKE istilik dərəcəsindən və gecə ABL-nin təbəqələşməsindən asılı olmayaraq.

Termal olaraq idarə olunan axınlar üçün (Şəkil 10b) qarışıqlıq intensivliyinə qarşı külək sürətinə qarşı Δ θ ‾ v-dən asılı olaraq davranış nIOP-larda tapılanlara bənzəyir (Bölmə 4). Rejim 1 əsasən güclü müsbət temperatur qradiyentləri (bənövşəyi xətlər) ilə əlaqələndirilir, neytral yaxınlıqda (yaşıl xətt) və qeyri-sabit (qırmızı xətt) təbəqələşmə rejimlər 2 və 3 üçün xarakterikdir. Həqiqətən, rejim 3-ün xarakterik hadisələri tipikliyi ləğv edə bilər. gecə müsbət temperatur qradiyentləri.

Şəkil 10Zibil qutusunun ortalama turbulentlik gücü ilə əlaqəsi VTKE və külək sürəti V BLLAST kampaniyası zamanı nIOPs, potensial temperatur fərqi fasilələrinin funksiyası olaraq təyin edilir, defined θ ‾ v = θ ‾ v (z) - θ ‾ vz 0, burada θ ‾ vz 0, 2 m agl-də virtual potensial istinad temperaturu , və θ ‾ v (z) - yüksəklikdəki virtual potensial temperaturdur z5m üçün (a) NW-lərin istiqaməti və (b) SE-lərin istiqaməti. Küləyin sürət həddidir VT üçün z5m içərisində qara üçbucaqdan istifadə olunur (b).

Üç türbülans rejim arasında keçidlə əlaqəli olan Sun və digərləri. (2012) üç təlatümlü aralıqlıq kateqoriyasını təyin etdi: A, B və C (Şəkil 1). A kateqoriyası rejim 1 və rejim 2 arasındakı keçidə cavab verir və əksinə, küləyin sürəti fasilələrlə qarışıqlıq yaradan hər iki rejim arasında salınır. B kateqoriyası, daxili ağırlıq dalğaları, sıxlıq cərəyanları və aşağı səviyyəli reaktivlər (LLJ) kimi atmosfer narahatlıqlarının səbəb olduğu rejim 1 içərisində qarışıqlığın artmasına cavab verir ki, bu da yerli qarışıqlığı artırır və lokal stabilliyi azalda bilər, hətta bəzi fasilələrə səbəb olur. C kateqoriyası, rejimi yaradan, sabit bir mühitdə aşağıya doğru turbulentliyi artıran yuxarıdan aşağı təlatümlü hadisələrə və ya tərs sərhəd qatlarına aiddir. HOST nəzəriyyəsi və əlaqəli fasilələr kateqoriyası SBL üçün müəyyən edildiyi üçün, burada yalnız nIOP'ları və müvafiq nümunələri seçərək əvvəlki kateqoriyanı təsvir edin.


19.6: Neytral və Stabil Sərhəd Qatlarında Dağılım - Geoscience

Tam kobud səthlər üzərində iki ölçülü sıx qaz şüalarına şaquli gərginlik sürətinin ölçülməsi ABŞ-da külək tüneli qurğuları ilə kooperativ bir tədqiqat proqramı çərçivəsində həyata keçirilmişdir. Bu sənəd, Surrey Universitetindəki EnFlo külək tünelindəki sabit sərhəd qat şərtləri üçün əldə edilmiş nəticələri təqdim edir, bir yoldaş kağızı neytral sərhəd qatının vəziyyətinə baxır. Tüneldə orta sürət və temperatur, müvəqqəti sabit atmosfer sərhəd qatının uğurla simulyasiya olunduğunu nümayiş etdirmək üçün orta sürət və temperatur, turbulent normal və kəsilmə gərginlikləri, temperatur dalğalanmaları və istilik axınları ölçülmüş və istifadə edilmişdir. Daha sonra əylənmə sürətləri, W E, konsentrasiya sahəsinin axın inkişafından çıxarıldı, narahat olmayan axındakı sürtünmə sürətinə nisbətən ölçüsüz, u * və Richardson nömrəsi, Ri * ilə əlaqələndirildi. Ri * & gt5 üçün sabit sərhəd qatında, neytral sərhəd qatından daha yüksək ölçülü olmayan sürət sürətləri, W E / u *, Richardson sayının artması ilə fərq artdı. Emissiya sürəti nisbətləri, W 0 / u *, stabil təcrübələrdə daha böyük idi və təxminən Ri * = 18-də birini aşdı. Bu səbəbdən sabit sərhəd qatındakı girinti neytral vəziyyətdən daha çox emissiya sürət nisbətinə daha həssas olduğu ortaya çıxdı. Ri * ⩽5 üçün nötr sərhəd qatında tapılan davranış təqib edildi. Bu rejimdə, neytral sərhəd qatının əyilmə sürəti korrelyasiyasının istifadəsinin, orta dərəcədə sabit sərhəd qatlarında şüaların seyreltmə dərəcələrinin həddindən artıq proqnozlaşdırılmasına gətirib çıxartması mümkün deyildir.


Mücərrəd

Kütlənin ətrafa yayılma qabiliyyətinin istiliklə mütənasib olduğunu düşünərək, bu sənəd neytral, sabit və qeyri-sabit şərtlər altında küləklərə inteqrasiya olunmuş yer səviyyəsində konsentrasiyaların asimptotik davranışı üçün sadə ifadələr verir. Göstəririk: •

C ∗ y ∼ x ∗ −1 neytral şəraitdə

Stable x ∗ - 1 3 sabit şəraitdə

Qeyri-sabit şərtlərdə ∼ x ∗ −2

burada C ∗ y = C y u ∗ | L | Q və x ∗ = x / | L | , və C y - çarpaz külək inteqrasiyası, u ∗ səth sürtünmə sürətidir, L Monin-Obuxov uzunluğudur və Q çirkləndiricinin salınma dərəcəsidir.

Asimptotik hədlər arasındakı sadə interpolasiyaların Prairie Grass (Barad, 1958, Kağız No. 59, Geofizika Araşdırma Müdirliyi, MA) diffuziya məlumatlarına mükəmməl uyğunlaşdığını göstəririk. Qeyri-sabit şəraitdə səth dispersiyası təhlillərimiz məsafəyə görə konsentrasiyanın azalmasının sərbəst konveksiya nəzəriyyəsi ilə proqnozlaşdırılanla uyğun olmadığını göstərir (Yaglom, 1972, Atmos. Okean Fiz.8, 333-340). Asimptotik cəhətdən qeyri-sabit şəraitdə konsentrasiya aşağı düşür x Nəzəriyyə tərəfindən proqnozlaşdırılan x - 3 2 deyil, as2.


Çində fərqli termodinamik şərtlər altında yayda Aerosol və sərhəd qat hündürlüyü arasındakı əlaqəyə dair

Sərhəd qat hündürlüyü (BLH) və PM arasında müşahidə olunan münasibətlər2.5 milli miqyasda müşahidələrin azlığı səbəbindən aydın deyil. Burada bu əlaqəni planetdən sərhəd qatındakı (PBL) termodinamik sabitliyin bənzərsiz bir perspektivindən 2014 - 2017-ci illər arasında Çindən yay vaxtı (iyun-avqust) səsləndirmələrindən istifadə edərək araşdırdıq. Səslənmələrin hər üç vaxtı üçün (0800, 1400, və 2000 Pekin vaxtı [BJT]), müsbət (mənfi) PM2.5 konsentrasiyalı anomaliyaların gündəlik vasitələrə nisbətən mənfi (pozitiv) BLHs anomaliyaları ilə korrelyası aşkar edilmişdir. Mənfi korrelyasiya ən güclü 1400 BJT, ardından 2000 BJT və 0800 BJT idi. Ümumiyyətlə, baş nazir2.5 0800 və 2000 BJT-də Çin daxilində BLH ilə qeyri-bərabər qarşılıqlı əlaqədə olduğu təsbit edildi. Ən güclü antikorrelyasiya, daha az çirklənmiş bölgələrlə xarakterizə olunan digər bölgələrdəki daha zəif korrelyasiyanın əksinə olaraq, 1400 BJT-də Şimali Çin düzənliyində baş verdi. Orta hesabla PM2.5 neytral sərhəd qatlarında konvektiv sərhəd qatlarından (CBL) daha yüksək idi. Antikorrelyasiyanın ən güclü olduğu CBL, Çində neytral sərhəd qatından daha çox çirklənmiş ərazidə daha çox aerosol yayılmasına kömək etdi. Aşağı bulud örtüyü, aşağı səth rütubəti və güclü külək sürəti altında yaranan daha yüksək CBL, ən yüksək bulud örtüyü altında baş verən sabit sərhəd qatından fərqli olaraq aerozolun dağılması üçün əlverişli idi. Həm də sabit sərhəd qatı ilə PM arasında müsbət korrelyasiya müşahidə edilmişdir2.5. Tapıntılar, aerosol-PBL qarşılıqlı təsirlərini araşdırarkən PBL-nin termodinamik şərtlərinə diqqət yetirilməsini tələb edir.

Diqqət yetirin: Nəşriyyat müəlliflər tərəfindən verilən hər hansı bir dəstəkləyici məlumatın məzmunu və ya funksionallığı üçün məsuliyyət daşımır. Hər hansı bir sorğu (çatışmayan məzmundan başqa) məqalə üçün müvafiq müəllifə göndərilməlidir.


Sabit Sərhəd Qatı necə yaranır?

Aşağıda sərhəd təbəqə quruluşunun tipik gündəlik dövrü şeması verilmişdir [13], [15].

Gün ərzində yer günəşdən gələn enerjiyə görə istilənir. Daha sonra səth atmosferdən daha istidir və qeyri-sabit bir profilə gətirib çıxarır. Konveksiya səthdən qalxan termallardan (isti hava damcıları) baş verə bilər. This process allows the atmosphere to mix, leading to constant moisture content and potential temperature throughout the layer with height [13].

After the sun sets, heating and turbulent processes are shut off. The ground cools by radiational cooling and forms a stable layer (SBL) above the ground. This profile consists of cold air near the surface with warmer air aloft. A stable layer is most likely to be present near a surface high pressure. Some of the key characteristics of a high pressure center are suppressed upward motion or prevalent downward motion and light, variable winds. Winds in a SBL are usually driven by local topographic flow, buoyancy, friction, or mixing processes [2],[13].

Weak winds generate weak turbulence and mixing, which allows for the buildup of cold air near the surface thus increasing stability of that layer of the atmosphere [2],[3].


4.3 Statistical analysis

4.3.1 Diurnal cycle of PBLH

Although nighttime PBLH is not taken into account for the statistical analysis of seasonal PBLH (Sect. 4.3.2), nocturnal PBLH is considered here in order to investigate the diurnal evolution of the PBLH. In winter, the PBLH cycle as defined by FMI–Polly XT reached its maximum ( 1028±292 m ) at 11:00 UTC, while the convective boundary layer height evolution was completed 2 h earlier (Fig. 7a). In the pre-monsoon period, the PBLH growth as derived from lidar was completed 3 h prior to PBLH maximization ( 1249±536 m ) (Fig. 7b). In monsoon, FMI–Polly XT revealed a fairly smooth PBLH cycle (Fig. 7c). The maximum PBLH ( 1192±187 m ) was observed earlier, compared to winter and the pre-monsoon season, with high PBLH persisting for a couple of hours afterwards. Turbulence produced by convection usually reaches maximum values immediately after the solar noon, but further growth of the PBLH cannot be sustained for a long period. Nevertheless, PBL did not appear to collapse immediately afterwards, probably due to the remaining turbulent fluxes.

Figure 7PBLH average diurnal cycle in Gwal Pahari according to FMI–Polly XT during winter (a), pre-monsoon (b) and monsoon seasons (c). Numbers indicate data availability.

4.3.2 Daily mean and maximum PBLH

In this section we statistically analyze the seasonal mean and maximum PBLH cycles as observed from lidar measurements in conjunction with the seasonal cycle of mean and maximum temperature. The seasonal mean PBLH was found at 695±146 m during winter, 878±297 m during the pre-monsoon period and 1025±296 m during the monsoon. The seasonal average maximum PBLH was determined at 1191±516 m during winter, 1326±565 m during the pre-monsoon period and at 1361±350 m during the monsoon. In general, the PBLH seasonal cycle followed the temperature cycle very well. The temperature cycle of the measurement days was fairly representative of the whole 2008–2009 seasonal cycle, with the temperature distribution being similar to the distributions of the whole seasonal periods. During the measuring period, a mean temperature of 21±4 ∘ C was found in winter, 27±3 ∘ C in the pre-monsoon season and 30±2 ∘ C in the monsoon season, while the seasonal average maximum temperature was recorded at 29±5 , 33±4 and 35±2 ∘ C accordingly. Nevertheless, it should be mentioned that the seasonal cycle of PBLH over Gwal Pahari was weaker than climatologically expected. More specifically, the smoother PBLH cycle could be explained in terms of maximum temperature and cumulative precipitation anomalies (Fig. 1). During winter, average maximum temperature was 5 ∘ C higher than the climatological one, while total precipitation was lower (10 mm ). On the other hand, during pre-monsoon, the average maximum temperature was lower by 5 ∘ C than the corresponding climatological record, along with a significantly higher seasonal accumulated precipitation (205 mm ). The latter is also related to the fact that in 2008 (16 June) one of the earliest monsoon onset dates (rainfall data since 1901) was recorded (Tyagi et al., 2009). Compared to another site with similar surroundings and solar cycle in Elandsfontein, South Africa, the annual average PBLH was lower in Gwal Pahari (866 m 1400 m in Elandsfontein) with less seasonal variability (Korhonen et al., 2014).

In winter, the daily mean PBLH distribution was narrower (in majority between 600 and 900 m ) compared to the pre-monsoon and monsoon seasons (mostly between 900 and 1200 m ) (Fig. 8). Following a similar pattern, the daily maximum PBLH was rather confined in winter (in majority between 900 and 1200 m ) with a significantly broader spectrum (between 600 and 1800 m ) in pre-monsoon and monsoon seasons. The highest interseasonal variability was exhibited during pre-monsoon, which could be attributed to meteorological conditions. The pre-monsoon season comprised days with heavy rainfall and days with hardly any precipitation, which can potentially explain the broad distribution of daily mean PBLH (251–1191 m ). In winter large interseasonal variability of maximum PBLH was observed, which can be possibly attributed to the broad interseasonal temperature range (20–36 ∘ C ).

Figure 8Frequency distribution of daily mean (green) PBLH, daily maximum PBLH (red) and daily mean growth rate (blue) as calculated during the winter period (a), the pre-monsoon season (b) and the monsoon period (c). Numbers indicate data availability.

4.3.3 Daily evolution rate of PBLH

During the measurement period, daily evolution rates were mostly within 100–200 m h −1 , but lower rates (29–100 m h −1 ) were observed as well (Fig. 8). In winter, daily growth rates presented a slightly broad distribution (mostly between 100 and 200 m h −1 ) with a mean evolution of 157±81 m h −1 (Fig. 8). In the pre-monsoon season, slightly higher growth rates were observed (mainly within 100–300 m h −1 ), with an average of 206±134 m h −1 . Additionally, rates between 0–100 and 500–600 m h −1 were observed, following the pattern of high interseasonal variability, which was revealed during the pre-monsoon season (Sect. 4.3.2). In the monsoon, evolution speeds were slightly lower ( 121±67 m h −1 ) compared to the pre-monsoon season. The distributions of daily growth rate during pre-monsoon and monsoon show similarities. In order to examine whether the distributions were statistically different we applied the two-sided Wilcoxon rank sum test (Wilcoxon, 1945 Wilcoxon and Wilcox, 1964). The test yielded that the two distributions are statistically different at the 95 % significance level. Hence, the differences in the growth rates between pre-monsoon and monsoon could be possibly related to the weaker diurnal PBLH cycle that was found during the monsoon (Fig. 7c). In addition, the different precipitation patterns, with less precipitation during pre-monsoon, could be attributed to the different growth rates. In Elandsfontein, maximum rates (between 120 and 320 m h −1 ) were reached during spring, September–October (Korhonen et al., 2014), a period that exhibits strong similarities with the pre-monsoon season in India.

In this study, 1-year-long ground-based lidar measurements were used to retrieve the PBLH over Gwal Pahari, New Delhi. The feasibility of deriving the PBLH with the modified WCT technique was investigated and the respective results were compared to independent sources.

In support of previous work (Baars et al., 2008 Korhonen et al., 2014), it was found that the modified WCT method exhibited satisfying efficiency under different meteorological and aerosol load regimes. In a case with elevated aerosol layers, significantly good performance was revealed, even when the layers were injected into the PBL. Such layers have been reported in the literature as a major challenge in the attribution of the PBLH, especially at nighttime (Haeffelin et al., 2012). PBLH determination was complicated in the presence of diffuse aerosol layers. A low aerosol load, observed mainly during morning or afternoon transitions, also represents a condition for uncertain determination of the PBLH (Haeffelin et al., 2012). Sensitivity analysis revealed stable performance of the WCT algorithm, with the exception of elevated layers and PBL internal gradients, which affected the results when specific thresholds were applied. Higher thresholds appeared to be more sensitive towards detecting lofted layers.

In the context of the aforementioned cases, the WRF model overestimated PBLH in the daytime, while an underestimation was observed at nighttime. The understanding of turbulence in nocturnal SBL and its parameterization is rather slow and not well established in numerical weather prediction models (Mahrt et al., 1999 Beare et al., 2006 Hong, 2010). In this study, this is partly addressed by the revised SBL scheme that retains the turbulent levels so as to avoid the abrupt collapse of the mixed layer after the sunset by using the exchange coefficients. However, the fact that neither anthropogenic heat sources nor heat storage in buildings were included in the simulations could also explain the model underestimation. Furthermore, it should be noted that the measurements often depict different layers from the simulated ones, as in the case of the residual aerosol layer. Detailed studies of the nocturnal boundary layer, which require changes in the lidar configuration, such as employment of a near-range and a far-range telescope (Engelmann et al., 2016) can improve the overall consistency in PBLH retrieval approaches between the model and lidar observations. Satellite lidar observations correlated well with ground-based measurements, yielding a higher PBLH due to the detection of lofted aerosol layers in some of the cases. These layers can potentially blanket the PBL and, hence, may strongly attenuate the emitted laser beam. More comparisons with ground-based lidar observations are needed to support the finding that the top of the first layer is indicative of the PBLH.

During the rainy season of the monsoon, the diurnal cycle of PBLH was weaker and its evolution was completed earlier. A relatively warmer and drier winter and a colder and rainier pre-monsoon were observed compared to climatological records. These meteorological patterns could account for the observed PBLH cycle, which was rather indistinct compared to the cycle expected from long-term climate statistics. Daily evolution rates of 29–200 m h −1 were mainly observed, with lower rates during the monsoon.


Videoya baxın: صالح الملا: هذا قاله وزير النفط السعودي الأمير عبد العزيز بن سلمان. وهذه خريطة دولة #الكويت (Oktyabr 2021).