MICROMETEOROLOGIA

Tipus d'assignatura: optativa

Crèdits: 6 (teòrics: 4; pràctics: 2)

Departament responsable: Astronomia i Meteorologia

Semestre: 7è

OBJECTIUS DOCENTS

Estudiar amb profunditat la capa de l'atmosfera directament influïda per la presència de la superfície terrestre. Aquest estudi implica d'analitzar les condicions de frontera imposades per aquesta superfície, i també el transport de moment, calor, vapor d'aigua i contaminants produïts bàsicament pel moviment turbulent.

CONTINGUTS TEÒRICS

1. INTRODUCCIÓ

Definició de la capa fronterera atmosfèrica. Característiques generals. Escales de moviment a l'atmosfera. Hipòtesi de Taylor. Espessor i estructura de la capa fronterera. Importància de l'estudi de la capa fronterera i aplicacions.

2. TURBULÈNCIA

2.1 Característiques bàsiques del moviment turbulent a la capa fronterera atmosfèrica. El significat de la turbulència i l'espectre que té. Revisió d'alguns conceptes matemàtics i estadístics. L'energia cinètica turbulenta. Flux cinemàtic. Tensor d'esforços. Variables d'escala.

2.2 Equacions de govern a la capa fronterera. Equacions bàsiques. Simplificacions, aproximacions i variables d'escala. Equacions de pronòstic per a valors mitjans de les variables.

2.3 Equacions de pronòstic per a variàncies i fluxos turbulents. Variables d'escala per a la convecció lliure.

2.4 Energia cinètica turbulenta, estabilitat i escala. Derivació de l'equació del balanç de l'energia cinètica turbulenta. Contribució de l'energia segons la dimensió del remolí. Conceptes d'escala. El nombre de Richardson. La longitud d'Obukhov. Gradients adimensionals.

2.5 La indeterminació i les formes de resolució. El problema de la indeterminació. Indeterminacions de diferent ordre. Indeterminació local i no local.

2.6 Condicions de contorn i forçaments externs. Balanç energètic a la superfície. Càlcul dels fluxos de calor sensible i calor latent. Flux superficial.

2.7 Teoria de semblança. Mètodes d'anàlisi dimensional. Teorema Pi de Buckingham. Relacions de semblança per capes estables, indiferents i inestables. Perfil de vent a la capa fronterera: cas d'estratificació indiferent, estable i inestable.

3. CONTAMINACIÓ ATMOSFÈRICA

Difusió de contaminants a l'atmosfera. Models de difusió: models de font puntual, lineal i superficial. Models urbans.

CONTINGUTS PRÀCTICS

1. Tècniques de mesura. Exploració directa i exploració remota. Visita a diferents estacions de mesura.

2. Càlcul dels fluxos superficials de moment, calor i humitat. Mètode de Bowen i del gradient. Comparació i discussió de resultats.

3. A partir d'un radiosondatge fet amb un globus captiu, càlcul dels perfils verticals de temperatura, temperatura potencial, humitat, components zonals, meridiana del vent i nombre de Richardson. Interpretació d'estructures tèrmiques.

4. Càlcul dels paràmetres superficials: velocitat de fregament, paràmetre d'aspresa i longitud d'Obukhov.

5. Aplicació del mètode de l'«eddy correlation» per al càlcul dels fluxos superficials. Comparació amb els mètodes de Bowen y i del gradient.

6. Aplicació d'un model de difusió.

BIBLIOGRAFIA

1. STULL, R. B. An introduction to boundary layer meteorology. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1988.

2. ARYA, S. P. Introduction to micrometeorology. San Diego: Academic Press, 1988.

3. DOBBINS, R. A. Atmospheric motion and air pollution. Nova York: John Wiley & and Sons, 1979.

4. OKE, T. R. Boundary layer climate. Londres: Methuen, 1987.

5. TURNER, D. B. Workbook of atmospheric dispersion estimates: an introduction to dispersion modeling. Boca Raton: Lewis Publisher, 1994.

CRITERIS I FORMES D'AVALUACIÓ

En acabar el semestre es farà un examen escrit. La nota final correspondrà a la nota d'aquest examen més un 10 % de la nota de pràctiques. Es valorarà la participació a classe.