Дистанционное определение турбулентного потока импульса в пограничном слое атмосферы
Диссертация
Работа посвящена новому методу исследования пространственно-временной структуры турбулентного потока импульса в атмосферном пограничном слое (АПС) при помощи дистанционного акустического зондирования. Применение предложенного метода позволяет оперативно получать оценки вертикальных профилей коэффициентов турбулентного обмена, которые, наряду с полем скорости ветра определяют распространение… Читать ещё >
Список литературы
- Kaimal J. С., Haugen D. A. Characteristics of vertical velocity fluctuations observed on a 430 m tower // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. — 1967. — Vol. 93, no. 397. — Pp. 305−317.
- Иванов В. H. Использование высотной метеорологической мачты ИЭМ для изучения пограничного слоя атмосферы: Tech. Rep. 12: Тр. Ин-та эксп. Метеорологии, 1970.
- Кухарец В. П. Спектры турбулентных потоков импульса в пограничном слое атмосферы // Изв. АН СССР: Физика атмосферы и океана. — 1976. Т. 12, № 2. — С. 200−204.
- Кухарец В. П., Цванг Л. Р. О параметризации турбулентных потоков тепла в неустойчиво стратифицированном пограничном слое атмосферы // Изв. АН СССР: Физика атмосферы и океана. — 1976. — Т. 12, № 1, — С. 13−21.
- Кухарец В. П., Цванг Л. Р. Определение некоторых характеристик турбулентности в пограничном слое атмосферы // Метеорология и гидрология. — 1976. — № 7. — С. 56−60.
- Gamo М., Yokoyama О., Yamamoto S., Mitsuta Y. Structure of the atmospheric boundary layer derived from airborne measurements of the energy dissipation rate 11 J. Meteorol. Soc. Japan. — 1976. — Vol. 54, no. 4. Pp. 241−258.
- Miyake M., Donelan M., Mitsuta Y. Airborne measurement of turbulent fluxes // Journal of Geophysical Research. — 1970. — Vol. 75, no. 24. — Pp. 4506−4518.
- Weill A., Lehmann H. R. Twenty years of acoustic sounding review and some applications // Meteorol. Z. — 1990. — Vol. 40. — Pp. 241−250.
- Кухарец В. П., Цванг JI. Р., Яглом А. М. О связи характеристик турбулентности приземного и пограничного слоёв амосферы // Физика атмосферы и проблема климата. — Москва: Наука, 1980. — С. 194−215.
- Яглом А. М., Татарский В. И., Цванг JI. Р., Волков Ю. А. Атмосферная турбулентность в задачах теории климата и распространения волн в атмосфере // Некоторые проблемы современной физики атмосферы / Под ред. А. Обухов. — Москва: Наука, 1981. — С. 51−93.
- Stull R. В. An introdiction to Boundary Layer Meteorology. — Kluwer Acad. Publish., 1991. P. 666.
- Britter R. E., Наппа S. R., A. B. G., Robins. Short-range vertical dispersion from a ground level source in a turbulent boundary layer // Atmospheric Environment. 2003. — Vol. 37, no. 27. — Pp. 3885−3894.
- Doran J. C., Berkowitz С. M., Coulter R. L., Shaw W. L, W. S. C. The 2001 Phoenix Sunrise experiment: vertical mixing and chemistry during the morning transition in Phoenix // Atmospheric Environment. — 2003. Vol. 37, no. 17. — Pp. 2365−2377.
- Ferrero E., Castelli S. Т., Anfossi D. Turbulence fields for atmospheric dispersion models in horizontally non-homogeneous conditions // Atmospheric Environment. — 2003. — Vol. 37, no. 17. — Pp. 2305−2315.
- Обухов A. M. О рассеянии звука в турбулентном потоке // ДАН СССР. 1941. — Т. 30. — С. 611−614.
- Татарский В. И. Теория флуктуационных явлений при распространении волн в турбулентной атмосфере. — М.: Издательство АН СССР, 1959. С. 548.
- Татарский В. И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. — М.: Наука, 1967. С. 548.
- Монин А. С. Некоторые особенности рассеяния звука в турбулентной атмосфере // Акуст. журнал. — 1961. — Т. 7, № 4. — С. 457−461.
- Ishimaru A. Wave Propagation and Scattering in Random Media. — NY: Academic Press, 1978.
- Ocmauiee В. E. Распространение звука в движущихся средах. — Москва: Наука, 1992. — С. 206.
- Ostashev V. Е. Sound propagation and scattering in media with random inhomogenities of sound speed, density and medium velocity // Waves in Random Media. — 1994. Vol. 4. — Pp. 1−26.
- Гурвич А. С. О рассеянии звука и радиоволн турбулентными структурами в стратосфере // Изв. РАН: Физика атмосферы и океана. — 1994.- Т. 30, № 1.- С. 3−12.
- Каллистратова М. А. Экспериментальное исследование рассеяния звуковых волн в атмосфере // ДАН СССР. — 1959. — Т. 125. — С. 6972.
- Каллистратова М. А. Экспериментальное исследование рассеяния звуковых волн в атмосфере // Труды ИФА АН СССР, «Атмосферная турбулентность». — 1962. — Т. 4. — С. 203−256.
- Kallistratova М. A. Acoustic and radio-acoustic remote sensing study in cis (former USSR) // Int. J. Remote Sensing. — 1994. — Vol. 15, no. 2. — Pp. 251−266.
- Kallistratova M. A. Physical grounds for acoustic remote sensing of the atmospheric boundary layer j I «Acoustic Remote Sensing Applications-/ Ed. by S. P. Singal. Springer-Verlag, 1997. — Pp. 3−34.
- Kelton G., Bricout P. Wind velocity measurement using sonic techniques // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1964. — Vol. 45. — Pp. 571−580.
- McAllister L. G., Pollard J. R., Mahoney A. R., Show P. J. R. Acoustic sounding a new approach to the study of atmospheric structure // Proc. IEEE. — 1969. — Vol. 57. — Pp. 579−587.
- Beran D. W., Little C. G., Willmarth В. C. Acoustic doppler measurements of vertical velocities in the atmosphere // Nature. — 1971. — Vol. 230. Pp. 160−162.
- Beran D. W., Willmarth В. C., Carsey F. S., Hall F. ЬАп acoustic Doppler wind measuring system // J. Acoust. Soc. Amer. — 1974. — Vol. 55. Pp. 334−338.
- Brown E. H., Hall F. F. Advances in atmospheric acoustics 11 Rev. Geo-phys. and Space Pgys. 1978. — Vol. 16. — Pp. 47−110.
- Neff W. D., Coulter R. L. Acoustic remote sensing // Probing the Atmospheric Boundary Layer / Ed. by D. H. Lenschow. — Boston: American Meteorological Society, 1986.- Pp. 201−240.
- Singal S. P. Monitoring air pollution related meteorology using sodar // Applied Physics B. — 1993. Vol. 57. — Pp. 65−82.
- Singal S. P., Gera B. S., Pahwa D. R. Application of Sodar to Air Pollution Meteorology // Int. J. Remote sensing. — 1994. — Vol. 15. — Pp. 427−441.
- Asimakopoulos D. N., Helmis C. G. Recent advances on atmospheric acoustic sounding 11 Int. J. Remote Sensing. — 1994. — Vol. 15, no. 2. — Pp. 223−233.
- Coulter R. L., Kallistratova M. A. The role of acoustic sounding in a high technology era // Meteorology and Atmospheric Physics. — 1999. — Vol. 71.- Pp. 3−13.
- Coulter R. L., Kallistratova M. A. Two decades of progress in sodar techniques: a review of 11 ISARS proceedings 11 Meteorology and Atmospheric Physics. — 2004. Vol. 85. — Pp. 3−19.
- Kallistratova M. A., Coulter R. L. Application of sodars in the study and monitoring of the environment // Meteorology and Atmospheric Physics. 2004. — Vol. 85. — Pp. 21−37.
- Antoniou I., Joergensen H. E., von Hunerbein S., Bradley S. G., Kindler D. Inter-comparison of commercially available SODARs for wind energy applications // Proc. 12-th Int. Symp. Acoust. Rem. Sens. — Cambridge, UK: 2004. Pp. 95−97.
- Mursch-Radlgruber E., Bradley S. G., von Hunerbein S. Vortex detection and ranging (VODAR) // Proc. 12-th Int. Symp. Acoust. Rem. Sens. — Cambridge, UK: 2004.- Pp. 215−218.
- Meals D. Using a simple resistance law to estimate friction velocity from sodar measurements // Boundary Layer Meteorology.— 1991. — Vol. 57. Pp. 275−287.
- Venkatesan R., Sitaraman V., Manju M. Estimation of the atmospheric surface-layer parameters and comparison with sodar observations // Atmospheric Environment. 1995. — Vol. 29, no. 22. — Pp. 3325−3331.
- Gianini L., Argentini S., Mastrantonio G., Rossini L. Estimation of flux parameters from sodar wind profiles // Atmospheric Environment. — 1997. Vol. 31, no. 9. — Pp. 1307−1313.
- Fiocco G., Ciminelli G., Mastrantonio G. Sodar retrieval of vertical acceleration, and implications for the determination of temperature and fluxesin the convective boundary layer // Atmospheric Research. — 1986. — Vol. 20. Pp. 199−212.
- Greenhut G. K., Mastrantonio G. Turbulence kinetic energy budget profiles derived from doppler sodar measurements 11 Journal of Applied Meteorology. 1989. — Vol. 28. — Pp. 99−106.
- Alberghi S., Maurizi A., Tampieri F. Relationship between the vertical velocity skewness and kurtosis observed during sea-breeze convection // Journal of Applied Meteorology. — 2002. — Pp. 885−889.
- Tampieri F., Maurizi A. Investigations on convective boundary layer turbulence using sodar data // Annates Gephysicae. — 2003. — Vol. 46, no. 2.-Pp. 451−457.
- Kramar V. F., Kouznetsou R. D. A new concept for estimation of turbulent parameters profiles in the abl using sodar data 11 Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 2002. — Vol. 19. — Pp. 1216−1224.
- Кузнецов P. Д., Крамар В. Ф., Каллистратова М. А. Дистанционное определение профилей потока импульса в нижней части атмосферного пограничного слоя // Известия РАН, Физика Атмосферы и Океана. — 2006. — Т. № -. — С. (в печати).
- Гидрометеоиздат, М. — Методические указания по организации и производству метеорологических наблюдений на высотных башнях и мачтах, 1975.
- Kaimal J. С., Baynton Н. A., Gaynor J. Е. Low level intercomparison experiment Boulder, Colorado, USA, August September 1979. Instrument and observing methods: Tech. Rep. 3. — Geneva, Switzerland: World Meteorological Organization, 1980.
- Kaimal J. C., Gaynor J. E., Finkelstein P. L., Graves M. E., Lock-hart T. J. An evaluation of wind measurements by four doppler sodars: Tech. Rep. 5. Boulder, Colorado, USA: NOAA/BAO, 1984.
- Gay nor J. E., Baker С. В., Kaimal J. C. The international sodar intercom-parison experiment // Proc. 5-th Int. Symp. Acoust. Rem. Sens. — Tata McGraw-Hill, New Delhi, India: 1990. Pp. 67−74.
- Finkelstein P. L., Kaimal J. C., Gaynor J. E., Graves M. E, Lockhart T. J. Comparison of wind monitoring systems, Part I In situ sensors 11 Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. — 1986. — Vol. 3. — Pp. 583−593.
- Каллистратова M. А., Карюкин Г. А., Мартвель Ф. Э., Петен-ко И. В., Тиме Н. С. Сравнение результатов дистанционных (содар-ных) и локальных методов измерений скорости ветра // МЭСП-81.— Потсдам: 1983.
- Каллистратова М. А., Петенко И. В., Шурыгин Е. А. Содарные исследования поля скорости ветра в нижней тропосфере // Изв. АН СССР, ФАО. 1987. — Т. 23, № 5. — С. 451−462.
- Пекур М. С. Дистанционное измерение параметров пограничного слоя над большими городами: Ph.D. thesis / ИФА РАН. — 1994.
- Кузнецов Р. Д. Акустический локатор ЛАТАН-3 для исследований атмосферного пограничного слоя // Оптика атмосферы и океана. — 2006. — Т. -, № -. — С. (в печати).
- Каллистратова М. А., Кон А. И. Радиоаукстическое зондирование атмосферы. — Москва: Наука, 1985. — С. 197.
- Beyrich F., Gorsdorf U. Composing the diurnal cycle of mixing height from simultaneous sodar and wind profiler measurements // Boundary Layer Meteorology. 1995. — Vol. 76. — Pp. 387−394.
- Vincent R. A., Reid I. M. HF Doppler measurements of mesospheric gravity wave momentum fluxes // Journal of Atmospheric Sciences. — 1983. Vol. 40. — Pp. 1321−1333.
- Kropfli R. Single Doppler radar measurement of turbulrnce profiles in the convective boundary layer // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 1986. — Vol. 3. — Pp. 305−314.
- Reid I. M., Vincent R. A. Measurements of mesospheric gravity wave momentum fluxes and mean flow accelerations at Adelaide, Australia 11 Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. — 1987. — Vol. 49. — Pp. 443−460.
- Nastrom G. D., Vanzandt Т. E. Measurements of vertical momentum fluxes in the troposhere by the Flatland VHF radar // Solar-Terrestrial Energy Program. 1991.- Pp. 156−160.
- Kouznetsov R. D., Kramar V. F., Beyrich F., Engelbart D. Sodar-based estimation of TKE and momentum flux profiles in the atmospheric boundary layer: Test of a parameterization model // Meteorology and Atmospheric Physics. 2004. — Vol. 85. — Pp. 93−99.
- Eberhard W. L., Cupp R. E. Doppler lidar measurements of profiles of turbulence and momentum flux // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 1989. — Vol. 6. — Pp. 809−819.
- Eberhard W. L. Estimations of atmospheric boundary layer fluxes and other turbulence parameters from Doppler lidar data // Journal of Geophysical Research. 1992. — Vol. 97. — Pp. 18 409−18 423.
- Gal-Chen Т., Xu M., Eberhard W. L. Estimations of atmospheric boundary layer fluxes and other turbulence parameters from Doppler lidar data // Journal of Geophysical Research. — 1992. — Vol. 97. Pp. 1 840 918 424.
- Perers G., Kirtzel H.-J. Measurements of momentum flux in the boundary layer by RASS // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. — 1994, — Vol. 11.- Pp. 63−75.
- Engelbart D. A. M. Determination of boundary-layer parameters using Windprofiler/RASS and SODAR/RASS // Proc. 9-th Int. Symp. Acoust. Rem. Sens. Vienna, Austria: 1998. — Pp. 192−195.
- Engelbart D. A. M., Andersson S., Gorsdorf U., Petenko I. V. The lin-denberg SODAR/RASS experiment LINEX-2000: concept and first results // Proc. 10-th Int. Symp. Acoust. Rem. Sens. — Auckland, New Zealand: 2000. Pp. 270−273.
- Монин А. С., Яглом A. M. Статистическая гидромеханика. Часть I. — Москва: Наука, 1965. С. 640.
- Бусингер Д. А. Основные понятия и уравнения // Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примесей / Под ред. Ф. Т. М. Ньистадт, X. Ван Доп. — Ленинград: Гидрометеоиздат, 1985. С. 18−50.
- Klebanoff P. S. Characteristics of turbulence in a boundary layer with zero pressure gradient: Tech. Rep. 1247 / Nat. Advis. Com. Aeronaut.: 1955.
- Laufer J. The structure of turbulence in fully developed pipe flow: Tech. Rep. 1033 / Nat. Advis. Com. Aeronaut.: 1954.
- Kramar V. F., Kallistratova M. A. On a possibility of sodar data use in K-b short-range dispersion models I j Proc. 9-th Int. Symp. Acoust. Rem. Sens. — Vienna, Austria: 1998. Pp. 251−254.
- Алиев А. С., Зубковский С. JI., Цванг Л. Р. Об универсальных функциях атмосферной турбулентности над морем // Физика атмосферы и проблема климата. — Москва: Наука, 1980. — С. 194−215.
- Ito Y., Hanafusa Т., Mitsuta Y. Wind measurements using five-beam phased array doppler sodar // Proc. 8-th Int. Symp. Acoust. Rem. Sens. — Moscow, Russia: 1996. — Pp. 3.1−3.6.
- Shurygin E. A., Kallistratova M. A., Petenko I. V., Zubkovski S. L. Comparison of measurements of turbulent kinetic energy by sodar and sonic anemometer // Proc. 10-th Int. Symp. Acoust. Rem. Sens. — Auckland, New Zealand: 2000. Pp. 338−341.
- Peters G., Fischer В., Kirtzel H.-J. One-year operational measurements with a sonic anemometer-thermometer and a Doppler sodar // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. — 1998. — Vol. 15. — Pp. 18−28.
- Reitbuch O., Vogt S. Comparison of horizontal and vertical wind components measured by the METEK DSDR 3×7 sodar and tower measurements // Proc. 9-th Int. Symp. Acoust. Rem. Sens. — Vienna, Austria: 1998. Pp. 143−146.
- Kouznetsov R. D. Remote estimation of dispersion parameters of the atmospheric boundary layer // Proc. Conf. МАРАТЕ (in Russian).— Nizhnii Novgorod: 2003. Pp. 66−70.
- Pahlow M., ParlangeM. В., Porte-Agel F. On Monin-Obukhov similarity in the stable atmospheric boundary layer j I Boundary Layer Meteorology. 2001. — Vol. 99. — Pp. 225−248.
- X. Теннекес. Законы подобия, масштабные соотношения и спектральная динамика // Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примесей / Под ред. Ф. Т. М. Ньистадт, X. Ван Доп. — Ленинград: Гидрометеоиздат, 1985. — С. 51−82.
- Nieuwstadt F. Т. М. The turbulent structure of the stable nocturnal boundary layer 11 Journal of Atmospheric Sciences. — 1984. — Vol. 41. — Pp. 2202−2216.
- Galmarini S., Beets C., Duynkerke P. G., Vila-Guerau de Arellano J. Stable nocturnal boundary layers: A comparison of one-dimensional and large-eddy simulation models // Boundary Layer Meteorology.— 1998. Vol. 88. — Pp. 181−210.
- Kouznetsov R. D., Beyrich F. Richardson flux number and estimation of momentum flux in the lower ABL // Proc. 12-th Int. Symp. Acoust. Rem. Sens. — Cambridge, UK: 2004. Pp. 49−53.
- Schumann U., Gerz T. Turbulent mixing in stably stratified shear flows // Journal of Applied Meteorology. — 1995. — Vol. 34. — Pp. 33−48.
- Businger J. A. Reflections on boundary-layer problems of the last 50 years 11 Boundary Layer Meteorology. — 2005. — Vol. 116. — Pp. 161— 173.
- Rohr J. J. An experimental study of evolving turbulrnce in uniform mean shear flows with and without stable stratification: Ph.D. thesis / University of San Diego. 1985. — P. 275.
- Tavoularis S., Corrsin S. Effects of shear on the turbulent diffusivity tensor // Int. J. Heat Mass Transfer. 1985. — Vol. 28. — Pp. 256−276.
- Businger J. A., Wyngaard J. C., Izumi Y., Bradley E. F. Flux profile relationships in the atmospheric surface layer // Journal of Atmospheric Sciences. 1971. — Vol. 28. — Pp. 181−189.
- Wyngaard J. С., Cotd О. R., Izumi Y. Local free convection, similarity, and the budgets of shear stress and heat flux // Journal of Atmospheric Sciences. 1971. — Vol. 28. — Pp. 1171−1182.
- Harvey J. Т., Culvenor J., Payne W., Cowley S., Lawrance M., Stuart D., Williams R. An analysis of the forces required to drag sheep over various surfaces // Applied Ergonomics. — 2002. — Vol. 33. — Pp. 523−531.
- Красненко H. П. Акустическое зондирование атмосферного пограничного слоя. — Томск: Институт оптического мониторинга СО РАН, 2001.- С. 278.
- Kirtzel Н. — Частное сообщение.
- Metek GmbH. DADPA.90 User Manual, 2000.
- Гладких В. А., Макиенко А. Э., Фёдоров В. А. Акустический допле-ровский локатор Волна-3 // Оптика атмосферы и океана. — 1999. — Т. 12, № 5. С. 437−444.
- Каллистратова М. А., Петенко И. В. Установка для акустического зондирования скорости ветра и высоты слоя перемешивания (содар) // Фундаментальные науки народному хозяйству. — М.: Наука, 1990. — С. 426−430.
- Gaynor J. Е. Accuracy of sodar wind variance measurements // Int. J. Remote Sensing. — 1994. Vol. 15, no. 2. — Pp. 313−324.
- Finkelstein P. L., Kaimal J. C., Gaynor J. E., Graves M. E., Lock-hart T. J. Comparison of wind monitoring systems, part ii: Doppler sodars // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. — 1986. — Vol. 3. Pp. 594−604.
- Atmospheric Research Company web site. — http://www.sodar.com.
- Petenko I. V., Bezverkhnii V. A. Temporal scales of convective coherent structures derived from sodar data // Meteorology and Atmospheric Physics. 1999. — Vol. 71. — Pp. 105−116.
- Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. — Москва: Наука, 1974. — С. 712.
- Хинце И. О. Турбулентность. — М.: Физматгиз, 1963. — С. 680.
- NeisserJ., Adam W., Beyrich F., Leiterer U., Steinhagen H. Atmospheric boundary layer monitoring at the meteorological observatory lindenberg as a part of the «lindenberg column»: Facilities and selected results // Meteorol. Z. (NF). 2002. — Vol. 11.