واگرایی عمودی شار حرکت جوی در نزدیکی سطح دریا در یک محل ساحلی

تاریخ پذیرش نمایش داده شده برای مقالاتی که قبل از سال 2023 منتشر شده است ، طی یک هفته تقریبی است. در صورت لزوم ، تاریخ پذیرش دقیق را می توان از طریق ایمیل amsjol@ametsoc. org دریافت کرد.

دسترسی کامل

خلاصه

با انگیزه مطالعات قبلی ، ما دست کم گرفتن استرس سطح دریا را به دلیل واگرایی استرس بین سطح و سطح مشاهده جوی بررسی می کنیم. ما اندازه گیری شار جمع آوری شده در طی یک دوره 6 ساله در یک برج ساحلی در دریای بالتیک را شامل می شود که شامل طیف گسترده ای از مقادیر واکشی است. نتایج از نظر واگرایی عمودی استرس توسط استرس در پایین ترین سطح مشاهده ایجاد می شود. میزان این واگرایی استرس نسبی با افزایش پایداری افزایش می یابد و با افزایش بی ثباتی کاهش می یابد ، احتمالاً تا حدی به دلیل تأثیر ثبات در عمق لایه مرزی. میزان واگرایی استرس نسبی با کاهش سن موج به میزان متوسط افزایش می یابد. واگرایی شار گرما به خوبی با واگرایی از شار حرکت به وضوح به دلیل تأثیر بیشتر میزان افزایش در دما در ارتباط نیست. بهبود مورد نیاز چارچوب مفهومی و اندازه گیری های اضافی مورد نیاز ذکر شده است.

بیان اهمیت

اندازه گیری شار روی دریا به طور معمول در 10 متر بالاتر از سطح انجام می شود. با این حال ، واگرایی شار عمودی اندازه گیری شده بین دو سطح نشان می دهد که تغییر شار سطح و شار 10 متر ممکن است قابل توجه باشد به گونه ای که شار مشاهده شده در 10 متر می تواند به طور جدی شار سطح را دست کم بگیرد. این دست کم گرفتن از اندازه گیری شار بلند مدت از یک برج در منطقه ساحلی بالتیک ثبت شده است.

© 2021 انجمن هواشناسی آمریکا. برای کسب اطلاعات در مورد استفاده مجدد از این محتوا و اطلاعات مربوط به حق چاپ ، با خط مشی کپی رایت AMS (www. ametsoc. org/pubsreuselicenses) مشورت کنید.

نویسنده مسئول: L. Mahrt ، mahrt@nwra. com

خلاصه

با انگیزه مطالعات قبلی ، ما دست کم گرفتن استرس سطح دریا را به دلیل واگرایی استرس بین سطح و سطح مشاهده جوی بررسی می کنیم. ما اندازه گیری شار جمع آوری شده در طی یک دوره 6 ساله در یک برج ساحلی در دریای بالتیک را شامل می شود که شامل طیف گسترده ای از مقادیر واکشی است. نتایج از نظر واگرایی عمودی استرس توسط استرس در پایین ترین سطح مشاهده ایجاد می شود. میزان این واگرایی استرس نسبی با افزایش پایداری افزایش می یابد و با افزایش بی ثباتی کاهش می یابد ، احتمالاً تا حدی به دلیل تأثیر ثبات در عمق لایه مرزی. میزان واگرایی استرس نسبی با کاهش سن موج به میزان متوسط افزایش می یابد. واگرایی شار گرما به خوبی با واگرایی از شار حرکت به وضوح به دلیل تأثیر بیشتر میزان افزایش در دما در ارتباط نیست. بهبود مورد نیاز چارچوب مفهومی و اندازه گیری های اضافی مورد نیاز ذکر شده است.

بیان اهمیت

اندازه گیری شار روی دریا به طور معمول در 10 متر بالاتر از سطح انجام می شود. با این حال ، واگرایی شار عمودی اندازه گیری شده بین دو سطح نشان می دهد که تغییر شار سطح و شار 10 متر ممکن است قابل توجه باشد به گونه ای که شار مشاهده شده در 10 متر می تواند به طور جدی شار سطح را دست کم بگیرد. این دست کم گرفتن از اندازه گیری شار بلند مدت از یک برج در منطقه ساحلی بالتیک ثبت شده است.

© 2021 انجمن هواشناسی آمریکا. برای کسب اطلاعات در مورد استفاده مجدد از این محتوا و اطلاعات مربوط به حق چاپ ، با خط مشی کپی رایت AMS (www. ametsoc. org/pubsreuselicenses) مشورت کنید.

نویسنده مسئول: L. Mahrt ، mahrt@nwra. com کلمات کلیدی: تعامل هوا در هوا ؛تکانه؛فشار؛شارهای سطحی

1. معرفی

بزرگی تنش در اتمسفر می تواند با ارتفاع بلافاصله از سطح دریا به طور قابل توجهی کاهش یابد (میلر 1998؛ استروم و تجرنستروم 2004؛ فیرال و همکاران 2006) به طوری که تنش اندازه گیری شده در سطوح استاندارد مشاهده اتمسفر ممکن است به طور قابل توجهی کوچکتر از تنش سطحی باشد. ماهرت و همکاران(2018a) از برون یابی خطی استفاده کرد و دریافت که شارهای 10 متری تنش سطحی را معمولاً 20٪ با تغییرات قابل توجه دست کم گرفته اند. لایه های مرزی پایدار ممکن است به خصوص نازک باشند زیرا کاهش اختلاط رو به پایین منجر به کاهش سرعت باد در سطح و متعاقباً زبری سطح کوچکتر می شود (Smedman و همکاران 1997؛ Mahrt و همکاران 2001b). یک مطالعه جامع توسط Ortiz-Suslow و همکاران.(2021) دریافتند که واگرایی عمودی شار مومنتوم در مقایسه با واگرایی عمودی شارهای گرما و رطوبت بیشتر قابل توجه است. آنها تخمین زدند که واگرایی شار مومنتوم می تواند برای کمتر از 1/3 مشاهدات بسته به ثبات و جهت تورم نادیده گرفته شود. دست کم گرفتن گسترده تنش سطحی می تواند به طور سیستماتیک کالیبراسیون نظریه شباهت سطح موجود را برای پیش بینی تنش سطحی آلوده کند.

واگرایی عمودی شار حرارتی لزوماً با واگرایی شار مومنتوم همبستگی ندارد تا حدی زیرا واگرایی شار مومنتوم ممکن است به طور قابل توجهی تحت تأثیر وابستگی ارتفاع شیب افقی فشار علاوه بر فرارفت مومنتوم باشد (Fairall et al. 2006). در مقابل، پروفیل شار حرارتی را می توان با فرارفت دما و گاهی شارهای حباب در بالای لایه مرزی کنترل کرد.

گراچف و همکاران(2005) تکانه و واگرایی شار گرما را بر روی یخ دریا در طول شب قطبی با واکشی بسیار زیاد مورد بررسی قرار داد و واگرایی تنش نسبی بیشتری را در مقایسه با واگرایی نسبی شار حرارتی یافت [معادل.(5) و (6)]. برای شرایط بسیار پایدار بر روی زمین، ماهرت و همکاران.(2018b) واگرایی تنش قابل توجهی را که عموماً با عمق لایه مرزی کمتر از 50 متر مرتبط است، پیدا کرد. اما پروفیل های شار برای شرایط بسیار پایدار نیز می توانند نسبتاً پیچیده باشند، زیرا لایه های همگرایی شار مومنتوم و هم گرایی شار حرارتی در شرایط بسیار پایدار بر روی زمین رایج هستند. Wyngaard (2010) یک رابطه کلی از عمق لایه شار "ثابت" با عمق لایه مرزی را استخراج کرد که می تواند برای تخمین زمانی که واگرایی شار عمودی نادیده گرفته می شود استفاده شود.

لایه های مرزی داخلی نازک در جریان دریایی متداول است (گرات و رایان 1989 ؛ راجرز و همکاران 1995 ؛ ویکرز و همکاران 2001 ؛ سان و همکاران 2001 ؛ Skyllingstad و همکاران 2005 ؛ Dörenkämper et al. 2015). با جریان هوای گرم بر روی آب خنک تر ، لایه مرزی داخلی پایدار ممکن است به اندازه کافی نازک باشد که لایه سطح در زیر سطح مشاهده ای معمولی قرار دارد (Fairall et al. 2006 ؛ Mahrt et al. 2016) و اندازه گیری ها در سطوح معمول ممکن است به طور قابل توجهی دست کم گرفته شوداسترس سطحبرای جریان کوتاه مدت دریایی روی آب سرد ، شار حرکت رو به پایین ممکن است با ارتفاع به دلیل تلاطم پوشاننده شده از زمین و نزدیک فروپاشی تلاطم در نزدیکی سطح افزایش یابد (ویکرز و همکاران 2001 ؛ مهرت و همکاران 2001a). سپس استرس با ارتفاع می تواند افزایش یابد و استرس 10 متر مشاهده شده ، میزان استرس سطح را بیش از حد ارزیابی می کند ، اگرچه این سناریو ممکن است غیر معمول باشد. شکل گیری یک جت سطح پایین در جریان دریایی نیز می تواند منجر به افزایش تلاطم شود که به طور قابل توجهی بر شار در نزدیکی سطح تأثیر می گذارد (Smedman et al. 1995). از آنجا که مشاهدات بر فراز دریا محدود است ، بسته به پیچیدگی سطح زمین ، لایه های مرزی داخلی در جریان دریایی کمتر از لایه های مرزی داخلی که ناشی از جریان ساحل بر روی زمین است ، درک نمی شود (گراچف و همکاران 2018). اعوجاج پروفایل های شار نیز ممکن است در صورت مجبور شدن با تغییرات کمتر متمرکز از بردار باد یا SST در شرایط باز اقیانوس قابل توجه باشد (ساملسون و همکاران 2006 ؛ د Szoeke و همکاران 2017 ؛ Skyllingstad و همکاران 2019 ؛ ساملسون 2020).

رفتار تنش زمانی پیچیده تر می شود که اثرات موج مهم باشد (ریدر و همکاران 1994؛ ریدر و اسمیت 1998؛ درنان و همکاران 1999؛ گراچف و همکاران 2003؛ سالیوان و همکاران 2008؛ گرچف و همکاران 2011؛ نیلسون. و همکاران 2012؛ هریستوف و رویز-پلانکارت 2014؛ پاتون و همکاران 2019)، به ویژه با سرعت باد کم و غیر ایستایی. از سوی دیگر، اطلاعات مربوط به حالت موج معمولاً برای پیش بینی تنش سطحی برای واکشی به اندازه کافی طولانی مورد نیاز نیست، زیرا تغییرات حالت موج به شدت با سرعت باد در ارتباط است (ادسون و همکاران 2013). بر اساس یک دوره مطالعه موردی، اسمدمن و همکاران.(2009) دریافتند که واگرایی شار تکانه با باد متعاقب تورم، با کلیت ناشناخته، بیشترین است. تأثیر اعوجاج ناشی از موج نیمرخ باد ممکن است به سطح 10 متری با موج و سرعت باد کم برسد (سالیوان و مک ویلیامز 2014). علاوه بر این، shoaling و هدایت امواج ناشی از عمق سنجی می تواند بر آمار جهت موج و تنش سطحی تأثیر بگذارد (Pettersson et al. 2010).

در مطالعه ما، وابستگی واگرایی تنش به پایداری و دست کم برآورد تنش سطحی را بررسی می کنیم. در بخش 2، اندازه گیری ها و پارتیشن بندی شار را معرفی می کنیم. واگرایی تنش نسبی و مقیاس های عمق در بخش 3 تعریف شده اند. سپس رابطه واگرایی تنش نسبی را با پایداری (بخش 4) و حالت موج (بخش 5) بررسی می کنیم. ما به طور خلاصه واگرایی شار حرارتی را در بخش 6 بررسی می کنیم.

2. اندازه گیری ها

ما اندازه گیری های دکل Östergasholm را که از ژوئیه 2013 شروع می شود و در آگوست 2019 به پایان می رسد، تجزیه و تحلیل می کنیم و بر بادسنج های صوتی Campbell CSAT واقع در 10 و 26 متر تمرکز می کنیم. نقشه های سایت شامل انجیر. 1-2 در راتگرسون و همکاران.(2001)، شکل 1 در اسمدمن و همکاران.(2009)، و شکل 1 در Gutiérrez-Loza و همکاران.(2019). برای مطالعه کنونی، به شکل 1 مراجعه کنید. مکان مشاهده توسط اسمدمن و همکاران توصیف شده است.(1999)، راتگرسون و همکاران.(2001)، Sahlée و همکاران.(2008)، هوگستروم و همکاران.(2008) و راتگرسون و همکاران.(2020) و استنادهای موجود در آن. تأثیر بالقوه حمام سنجی محلی و وجود جزیره ی مسطح کم ارتفاع در شمال (2 کیلومتر عرض) نیز مورد بحث قرار گرفت. شارهای اندازه گیری شده در دکل به خوبی با اندازه گیری های شناورهای فراساحلی برای جهت های باد در دریای آزاد مقایسه شد (به عنوان مثال، Högström و همکاران 2008). از آنجایی که خطاهای سایه مبدل برای بادسنج های صوتی CSAT (هورست و همکاران 2015) هنگام محاسبه اختلاف w "u" بین سطوح تا حدی لغو می شوند، ما سعی نکرده ایم خطاهای سایه مبدل را تصحیح کنیم.