Couche limite atmosphérique

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1 Couche limite atmosphérique
Théorie de la similitude Définition La couche limite atmosphérique est la partie de l’atmosphère en contact avec la surface terrestre, directement influencée par la présence de celle-ci

2 Classes de similitude Similitude de Monin Obukhov ou similitude de la CS Similitude de la couche de mélange Similitude de locale Convection libre locale Similitude de Rossby

3 Similitude Monin Obukhov
L ’expérience montre que la structure de la CS, (c ’est-à-dire, les gradients des quantités moyenne, les variances, les covariances ) est determinée par quelques paramètres clés comme Monin et Obukhov ont proposée en 1954. Quels sont ces paramètres ?

4 Similitude Monin Obukhov
Selon l ’hypothèse de similitude de M-O les valeurs des gradients moyens et d ’autres paramètres statistiques deviennent des fonctions universelles de z/L quand normalisés par les échelles :

5 Similitude Monin Obukhov
Ces échelles sont strictement définies à la surface. Cependant, souvent les mesures de température et vitesse se font à une certaine distance de la surface en supposant que dans la couche de surface les flux sont constante. La variation verticale des flux est négligeable pour Où L est la longueur de M-O

6 Similitude de Monin - Obukhov
Conditions des mesures: stationnarité et homogénéité Mesures :

7 Détermination des fonctions universelles
Kansas 1968

8 Théorie de la similitude de Monin Obukhov
Erreur dans Stull pg. 384

9 Théorie de la similitude de Monin Obukhov
Prouvez que :

10 Théorie de la similitude de Monin Obukhov

11 Théorie de la similitude de Monin Obukhov
D ’autres fonctions importantes dans la CS sont :

12 Théorie de la similitude de Monin Obukhov

13 Similitude des termes de l ’équation TKE
Dyer and Hicks,1970 Wingaard et Coté,1971 Kaimal,1978

14

15 Couche de surface: calcul du profil du vent

16 Couche de surface: calcul du profil du vent
Dans le cas neutre :

17 Couche de surface: calcul du profil du vent
Dans le cas stable : Dans le cas instable :

18 Couche de surface: calcul du profil du vent

19 Couche de surface: calcul du profil du vent
distance de déplacement

20 Comment trouver d la distance de déplacement

21 Comment trouver d la distance de déplacement
En connaissant le vent à 3 niveau différents d est calculée par une méthode itérative

22 Comment trouver z0 et u* En connaissant d la représentation graphique de dans un graphique semi-logarithmique permet d ’obtenir graphiquement z0

23 Similitude de Monin Obukhov : mesure de stabilité
instable neutre stable -2.5 + 2.5 - +

24 Similitude de Monin Obukhov : limites asymptotiques
Neutralité : est une mesure de l ’influence de la flottabilité neutre stable instable + - + 2.5 -2.5 Voir les données expérimentales de Kansas, 1968

25 Similitude de Monin Obukhov : limites assymptotiques
Similitude locale Grande stabilité : Les mouvements verticaux sont largement freinés. Les fluctuations verticales sont petites. La taille des tourbillons va dépendre plus de la stabilité locale (LL) que de la distance au sol (z). Celle-ci n ’est plus un paramètre pertinent. On parle alors d ’indépendance locale de z (z less theory). Cette théorie est valable dans des cas très stables et assez loin du sommet de la couche stable h. LL 0 à 50 m uL 0 à 0.3 m/s L 0 à 2.0 K qL 0 à 5 g/kg

26 Similitude de Monin Obukhov : limites assymptotiques
Similitude de convection libre locale Grande instabilité : Dans le cas de grande instabilité u* n ’est pas un paramètre pertinent. On appelle cette classe de similitude de convection libre locale. La théorie de similitude de Monin Obukhov ne peux pas s ’appliquer. Les variables pertinentes sont: z 0 à 50 m uLf 0 à 0.5 m/s Lf 0 à 2.0 K qLf 0 à 5 g/kg