GF 515 Modelación atmosférica orientada a… Clase 2

Presentación del tema: "GF 515 Modelación atmosférica orientada a… Clase 2"— Transcripción de la presentación:

1 GF 515 Modelación atmosférica orientada a… Clase 2
Hoy Procesos de transporte Difusión molecular Advección Mezcla turbulenta (I) LGK GF51A 2009

2 Dispersión y transformaciones
+CI & CB Lavoisier, 1789 Dispersión y transformaciones Emisiones Remoción LGK GF51A 2009

3 La ecuación de continuidad se deduce a partir de:
Lavoisier (1789) la masa se conserva M Sea un volumen arbitrario V que contiene una masa M LGK GF51A 2009

4 Después de algo de cálculo y álgebra
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5 Desorganizado e individual, difusión molecular
Transporte Atmosférico ¿Qué es F? Organizado y colectivo, siguiendo el viento promedio LGK GF51A 2009

6 Pero en la práctica... 1. La difusión molecular es casi siempre
despreciable 2. Las variables se conocen sólo como promedios temporales y/o espaciales (Partición de Reynolds) LGK GF51A 2009

7 CI/CB 0 El aire es poco compresible Advección
Mezcla turbulenta y convección Advección LGK GF51A 2009

8 Advección Prevalece en la horizontal
Se trata explícitamente pero hay que ser cuidadosos con los métodos numéricos LGK GF51A 2009

9 Mezcla turbulenta en la capa límite
LGK GF51A 2009

10 Mezcla turbulenta en la capa límite
Prevalece en la vertical (0 ~1 km) Se trata paramétricamente LGK GF51A 2009

11 Turbulencia y fluctuaciones
LGK GF51A 2009

12 Turbulencia y mezcla LGK GF51A 2009

13 Flujos turbulentos…remolinos y meandros…
Los torbellinos se pueden generar: Mecánicamente (gradiente vertical de viento) (Convección forzada) Térmicamente (gradiente vertical de temperatura) (Convección libre) Inercialmente (cascada turbulenta) LGK GF51A 2009

14 Turbulencia generada mecánicamente
LGK GF51A 2009

15 Turbulencia generada térmicamente
LGK GF51A 2009

16 Turbulencia generada inercialmente
Richardson’s poem: Big whirls have little whirls what feed on their velocity, little whirls have smaller whirls, and so on to viscosity. LGK GF51A 2009

17 Número de Richardson Un flujo laminar se vuelve turbulento cuando Ri<0.25 LGK GF51A 2009

18 …mezcla turbulenta La distribución de las trazas es sensible a las parametrizaciones Particularmente cuando hay química de por medio LGK GF51A 2009 Ganzeveld et al, 2008 IGAC Newletters

19 Tratamiento usual: parametrización à la Fick
La mezcla ocurre contra gradiente (-) Existe un coeficiente análogo al coeficiente de difusión molecular Kzz se parametriza y depende de las condiciones de estabilidad y mezcla Kzz se estima a través mediciones de alta frecuencia LGK GF51A 2009

20 Medición de gradientes de concentración: alta resolución espacial y temporal
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21 Parametrización de Kzz à la L. Prandtl
Considera turbulencia de origen mecánico l es una longitud característica de los torbellinos No funciona en condiciones de forzamiento térmico  LGK GF51A 2009

22 Parametrizaciones por similaridad (Monin-Obukov and the like)
Se usa análisis dimensional y se definen escalas características… Velocidad de fricción zo: parámetro de rugosidad Mucho más en el curso de capa límite… Continuará LGK GF51A 2009

23 Una parametrización de Kzz Holstag et al, 1995; Zilinkevich & Mironov, 1996
Condiciones neutras o estables Condiciones inestables LGK GF51A 2009 MATCH Robertson et al, 1999

24 Ciclo Diario y Estructura de la Capa Límite Atmosférica (CLA)
z 1000m Salida del Sol Puesta del Sol Capa Límite Diurna Capa Límite Nocturna Capa Residual LGK GF51A 2009 Cortesía: R. Muñoz