Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Turbulent fluxes may be directly determined as the statistical covariance between
quantities locally observed. Besides environmental and instrumental difficulties associated
with taking high frequency measurements over the ocean, there is a source of uncertainty
inherent to the estimation of turbulent fluxes in the atmosphere, and it is their contamination
by nonturbulent motion. This problem is directly related to the time window over which
the covariances are determined and to the cospectral gap that, in theory, separates turbulent
and nonturbulent events. In this work, we use a methodology based in the Empirical
Mode Decomposition, which allows the precise identification of the cospectral gap for each
temporal interval over which the fluxes are determined. Furthermore, this novel methodology
allows filtering out oscillation modes associated with nonturbulent events, therefore
allowing the use of a time window over which the large turbulent eddies are completely
sampled. To test the method, data from two oceanic cruises have been used. One is from
project HalocAST-2010 (over Eastern Pacific), and the other is from project Acex 2012
(over Southwestern Atlantic). The use of the new method in 4-h time series resulted in
an increase of the absolute values of the fluxes of sensible heat, latent heat and momentum,
with respect to those determined with the traditionally used 10-minute time series.
For CO2 fluxes, it has been observed a large reduction of the average absolute fluxes,
suggesting that such measurement may be largely contaminated by nonturbulent fluxes.
When compared to bulk estimates, fluxes obtained by the new methodology show reduced
scatter with respect to those determined from fixed 10-minute windows. The scatter
reduction of the CO2 flux estimates allowed the determination of a functional relationship
between piston velocity and wind speed, which is not possible to be obtained from the
10-minute estimates. / Fluxos turbulentos são determinados diretamente através da covariância estatística
de medidas localmente obtidas. Além das dificuldades ambientais e instrumentais
encontradas na realização de medidas de alta frequência em regiões oceânicas, existe
uma fonte de incerteza inerente às estimativas de fluxos turbulentos na atmosfera que
é a contaminação desses pelos movimentos de mesoescala. Esse problema está diretamente
relacionado com a janela temporal em que as covariâncias são calculadas e a
lacuna espectral que separa os eventos turbulentos dos não-turbulentos. Nesse trabalho,
utilizamos uma metodologia baseada na Decomposição em Modos Empíricos que
permite a identificação da lacuna coespectral para cada intervalo em que os fluxos são
calculados. Além disso, essa nova metodologia possibilita a filtragem dos modos de oscilação
associados aos eventos não-turbulentos, permitido que seja usada uma janela
temporal em que os grandes turbilhões sejam suficientemente amostrados. Foram utilizadas
as medidas obtidas nos cruzeiros realizados pelos projetos HalocAST-2010 (leste
do Pacífico) e ACEx-2012 (Atlântico Sudoeste). O uso da nova metodologia em séries de
4 h resultou em um aumento nos valores absolutos dos fluxos médios de calor sensível,
latente e momento em comparação aos tradicionalmente calculados a partir de séries de
10 min. Isso mostra que, além da remoção da contribuição dos eventos de mesoescala,
uma melhor representação do transporte associado aos grandes turbilhões também foi
obtida. No caso do CO2, foi observada uma grande redução no valor absoluto dos fluxos
médios, sugerindo que essa medida possa estar sendo fortemente contaminada pelos
eventos não-turbulentos. Quando comparados com estimativas de bulk, os fluxos obtidos
pela nova metodologia apresentam menor espalhamento que os calculados a partir de
janelas de 10 min. A redução no espalhamento das medidas dos fluxos de CO2, possibilitou
a determinação de uma relação funcional da velocidade de transferência com a
velocidade do vento, que não pôde ser observada de maneira clara a partir das medidas
de 10 min.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3930 |
| Date | 08 April 2015 |
| Creators | Martins, Luís Gustavo Nogueira |
| Contributors | Acevedo, Otávio Costa, Miller, Scott Dennis, Pezzi, Luciano Ponzi, Medeiros, Luiz Eduardo, Puhales, Franciano Scremin |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Física, UFSM, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| 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, 500, 300, 300, 300, 300, 4239c892-611b-4128-ac89-6b924ba480e5, 90fd0809-76d4-418e-a91f-584b59cebcf2, 3a3cd115-4d1e-4c18-a8e8-3f7cc578a2d4, 2a43cc2e-86dc-43c1-832e-bbfa95b7b06e, 5acc5a3c-0065-45ef-94a5-dd7d7030a1d0, 2eb2bd5d-040c-4d74-a945-b47bf5950c66 |
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