The Nocturnal Boundary Layer (NBL) turbulent structure above Pantanal Mato-Grossense, under
the influence of low-level jets (LLJ) and gravity waves (GW), is investigated. Experimental data
obtained during the Interdisciplinary Pantanal Experiment (IPE) dry season (IPE-2), and wet
season (IPE-3), carried out between 07th and 22th September, 1999, and 16th and 28th February,
2002, respectively, according to database from Universidade Federal do Mato Grosso, city of
Corumbá. Radiosonde data have been used to identify LLJ presence and classify them as: type 1
LLJ (jet associated to the sheltering surface) and type-2 LLJ (jet which causes upside-down
mixture). In addition to the radiosonde data, fast response data (wind velocity components,
temperature and humidity), measured from a 25m high micrometeorological tower, at 16Hz (IPE-
2) and 8Hz (IPE-3) samples were used. These fast response data were then decomposed in time
and scale via Wavelet Transform (WT), with complex Morlet mother wavelet. From the phase
difference between the wind velocity s vertical component (w) and temperature (T), obtained
through wavelet s cross spectrum, the presence of GW (phase difference near to 90º criterion)
were detected. The next step was to establish categories to analyse Pantanal NBL characteristic
state phenomena, which were based on LLJ, GW and length groups of occurrence. Such groups
are: type 1 LLJ, type 2 LLJ, no LLJ, with GW and no GW. From the amount of data of each
group, statistic parameters (variance, skewness, adimensional kurtosis, correlation coefficients
and covariances) were estimated by scale, in order to investigate the Pantanal NBL turbulence
structure and its variability in scale under the action of each of these groups. It was noticed that,
above all groups, type 1 LLJ is the most global intermittence provocative forcing in all micrometeorological series of data in Pantanal. On the other hand, type 2 LLJ is the less global
intermittence provocative forcing. With GW group shows an intermediate behavior between
groups type 1 LLJ and type 2 LLJ when considering global intermittence promotion. The length
scales 0.4m to 5000m were resolved in this study. It was also noticed that Pantanal NBL shows
two scale bands with remarkable different characteristics due to predominant distinct forcings in
it. For the first length scale band it prevails a mechanical force in the statistical parameters
behavior, to all groups and in both seasons. For the second length scale band it prevents the
action of buoyancy forces and mesoscale effects in the statistical parameters behavior in
Pantanal. As a result, it predominate stable conditions in the dry season; in the wet season,
however, NBL may present as a slightly unstable layer, due to a bigger water heat capacity and
its ability to behave as a energy sink during the day and heat source during the night. The early
evening transition period clearly shows a stable behavior to the dry season and unstable to the
wet season. / Investiga-se a estrutura da turbulência na Camada Limite Noturna (CLN) acima do Pantanal
Mato-Grossense sob a influência de jatos de baixo nível (JBN s) e ondas de gravidade (OG s). Os
dados experimentais são provenientes do Experimento Interdisciplinar do Pantanal (IPE), na
estação seca (IPE-2), realizado no período entre 07 e 22 de Setembro de 1999, e na estação
inundada (IPE-3), realizado no período entre 16 e 28 de Fevereiro de 2002, na base de estudos da
Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, no município de Corumbá. Utilizaram-se dados de
radiossondagens para identificar a presença e classificar os JBN s como: JBN tipo 1 (jato
associado à blindagem da superfície) e JBN tipo 2 (jato que promove mistura de cima para
baixo). Além dos dados de radiossondagem, utilizaram-se dados de resposta rápida (componentes
da velocidade do vento, temperatura e umidade) medidos em torre micrometeorológica de 25m
de altura a uma taxa de amostragem de 16Hz (IPE-2) e 8Hz (IPE-3). Os dados de resposta rápida
foram decompostos em tempo e escala via Transformada em Ondeletas (TO), com ondeleta-mãe
complexa de Morlet. A partir da diferença de fase entre a componente vertical da velocidade do
vento (w) e temperatura (T), obtida através do espectro cruzado de ondeleta, detectou-se a
presença de OG s (critério de diferenças de fase próximas de 90º).A partir disso estabeleceram-se
categorias para análise de fenômenos característicos do estado da CLN pantaneira, as quais, se
basearam em classes de ocorrência de JBN, de OG e duração das mesmas. As classes são: com
JBN tipo 1, com JBN tipo 2, sem JBN, com OG e sem OG. A partir do conjunto de dados de cada
classe, foram estimados parâmetros estatísticos (variâncias, skewnesses, curtoses adimensionais,
coeficientes de correlação e covariâncias), por escala, para investigar a estrutura da turbulência na
CLN do Pantanal e sua variabilidade em escala sob a ação de cada uma dessas classes. Observouse
que o JBN tipo 1, entre todas as classes, é o forçante que mais promove intermitência global nas séries de dados micrometeorológicos do Pantanal. Por outro lado, a classe JBN tipo 2 é o
forçante que menos promove intermitência global. A classe com OG apresenta um
comportamento intermediário entre as classes JBN tipo 1 e JBN tipo 2 na promoção de
intermitência global. Foram resolvidas escalas de comprimento de 0,4m até 5000m. Observou-se,
também, que a CLN do Pantanal apresenta duas bandas de escalas com características
marcadamente diferentes devido aos forçantes distintos predominantes nas mesmas. Para a
primeira banda de escalas de comprimento predomina a ação mecânica no comportamento dos
parâmetros estatísticos, para todas as classes e nas duas estações. Para a segunda banda de escalas
de comprimento predomina a ação das forças de flutuabilidade e efeitos de mesoescala no
comportamento dos parâmetros estatísticos no Pantanal. Como consequência disto, na estação
seca predominam condições estáveis e na estação inundada, a CLN pode apresentar-se como uma
camada levemente instável, devido a maior capacidade térmica da água e de sua capacidade de
comportar-se como sumidouro de energia durante o dia e fonte de calor durante a noite. O
período de transição tarde-noite demonstra claramente um comportamento estável para a estação
seca e instável para a estação inundada.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3918 |
| Date | 22 August 2011 |
| Creators | Martins, Hardiney dos Santos |
| Contributors | Degrazia, Gervásio Annes, Sá, Leonardo Deane de Abreu, Roberti, Débora Regina, Acevedo, Otávio Costa, Randow, Celso Von |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Física, UFSM, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 100500000006, 400, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 0cdbcef7-157f-4afc-832e-3ef4278782cc, a5ca235d-c196-4aff-b0d6-7e3b7183e41b, d296b61b-9c9c-47e1-bfab-8e876cd2cde7, c0a23ea0-b390-4364-a96e-b56871868a6c, 63f19660-29dc-422e-990c-8461e608c11a, f3dbecb8-efb8-4b74-b6aa-223b1bd2f6bd |
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