11.1: ¿Cómo se ven estos flujos?

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Figura: Valores medios y flujos verticales turbulentos de temperatura potencial virtual, humedad específica e impulso horizontal para condiciones diurnas. La línea discontinua horizontal superior indica la parte superior de la capa límite; la línea discontinua horizontal inferior indica la parte superior de la capa superficial. La línea discontinua vertical es el valor calculado del viento geostrófico que se extiende a la superficie si no hubo fricción. La zona de arrastre es un área de mezcla entre la capa mixta y la atmósfera libre. Crédito: W. Brune, después de Deidonks y Tennekes, 1984

Compruébalo

Primero, comience con algunas observaciones generales:

Todas estas variaciones de altura escalan con la altura PBL, ya sea de 1 km o 3 km.
Los flujos de Foucault mueven cantidades de valores mayores a menores. Si una cantidad media aumenta con la altura, entonces el flujo de Foucault será hacia abajo (negativo); si una cantidad media disminuye con la altura, entonces el flujo de Foucault será ascendente (positivo).
La zona de arrastre es una capa de mezcla entre la capa límite y la troposfera libre.

Antes de seguir leyendo, asegúrate de creer estos tres conceptos.

Temperatura potencial virtual,\(\bar{\theta}_{v}\)

El\(\bar{\theta}_{v}\) perfil es superadiabático cerca de la superficie debido al contacto con la superficie calentada, neutro en el medio y estable arriba. Los remolinos pueden elevarse de la superficie a una altura donde\(\overline{\boldsymbol{\theta}}_{v}\) es igual a su valor superficial (suponiendo que no hay formación de nubes y condensación). La capa mixta crecerá si el calentamiento de la superficie o el aumento de la humedad por evaporación hacen que la superficie\(\bar{\theta}_{v}\) aumente, lo que significa que las parcelas de aire pueden elevarse y flotar neutralmente a mayor\(\bar{\theta}_{v}\) altura y por lo tanto mayores alturas.

Vemos que el flujo de Foucault\(\overline{w^{\prime} \theta}_{v}^{\prime}\) es mayor en la superficie, disminuye casi linealmente con la altura, se vuelve ligeramente negativo por encima de la altura de PBL h porque los remolinos están trayendo aire más cálido desde arriba. Recuerde, los flujos de Foucault llevan una cantidad como la temperatura potencial virtual por el gradiente medio. El flujo de Foucault para la temperatura potencial virtual (y todas las cantidades) va a valores muy bajos (esencialmente cero) por encima de la zona de arrastre a pesar de que hay un gradiente porque la energía de Foucault es mucho menor allí.

Humedad Específica,\(\bar{q}\)

La humedad específica es mayor en la superficie, donde están presentes fuentes de humedad, como cuerpos de agua y vegetación. La humedad específica cae lentamente con la altura hasta alcanzar la altura de PBL, y luego cae rápidamente a la atmósfera libre. Debido a que se\(\bar{q}\) cae con la altura, el flujo de humedad\(\overline{w^{\prime} q^{\prime}}\) aumenta con la altura hasta que\(\overline{w^{\prime} q^{\prime}}\) se vuelve pequeño porque\(\bar{q}\) se vuelve pequeño.

Entonces, ¿cómo se ve la capa límite convectiva diurna? Hay corrientes ascendentes convectivas aisladas rodeadas de aire descendente más lento, dando lugar a la circulación de Foucault a gran escala, como se ve en el siguiente video de la capa límite convectiva, vista desde arriba. Asociados con los remolinos grandes hay remolinos más pequeños que se producen a medida que las parcelas aéreas ascendentes y descendentes se mueven entre sí. Si miras de cerca, verás remolinos de todos los tamaños en el video (:24), algunos bastante grandes y algunos bastante pequeños, pero los más pequeños parecen originarse en los más grandes.

Quiz 11-2: Estado de flujo.

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