Длина Монина–Обухова

Длина Обухова используется для описания эффектов плавучести на турбулентные потоки, особенно в нижней десятой части пограничного слоя атмосферы . Впервые она была определена Александром Обуховым ^[1] в 1946 году . ^{[2] [3]} Она также известна как длина Монина-Обухова из-за ее важной роли в теории подобия, разработанной Мониным и Обуховым. ^[4] Простое определение длины Монина-Обухова — это высота, на которой турбулентность создается больше плавучестью, чем сдвигом ветра.

Длина Обухова определяется как

${\displaystyle L=-{\frac {u_{*}^{3}{\bar {\theta }}_{v}}{kg({\overline {w^{'}\theta _{v}^{'}}})_{s}}}\ }$

где - скорость трения , - средняя виртуальная потенциальная температура , - поток температуры виртуального потенциала поверхности, k - постоянная фон Кармана . Если поток температуры виртуального потенциала неизвестен, его можно аппроксимировать с помощью: ^[5] ${\displaystyle u_{*}}$ ${\displaystyle {\bar {\theta }}_{v}}$ ${\displaystyle ({\overline {w^{'}\theta _{v}^{'}}})_{s}}$

${\displaystyle {\overline {w^{'}\theta _{v}^{'}}}={\overline {w^{'}\theta ^{'}}}(1+0.61{\overline {r}})+0.61{\overline {\theta }}\;{\overline {w^{'}r^{'}}}}$

где — потенциальная температура, — коэффициент смешивания. ${\displaystyle \theta }$ ${\displaystyle r}$

Согласно этому определению, днем ​​обычно отрицательно, поскольку днем ​​над сушей обычно положительно, ночью, когда обычно отрицательно, и становится бесконечным на рассвете и в сумерках, когда проходит через ноль. ${\displaystyle L}$ ${\displaystyle {\overline {w^{'}\theta _{v}^{'}}}}$ ${\displaystyle {\overline {w^{'}\theta _{v}^{'}}}}$ ${\displaystyle {\overline {w^{'}\theta _{v}^{'}}}}$

Физическую интерпретацию дает теория подобия Монина–Обухова . Днем — это высота, на которой плавучее производство кинетической энергии турбулентности (TKE) равно тому, которое создается сдвиговым воздействием ветра (сдвиговое производство TKE). ${\displaystyle L}$ ${\displaystyle -L}$

Ссылки

1. Якобсон, Марк З. (2005). Основы атмосферного моделирования (2-е изд.). Cambridge University Press . doi :10.1017/CBO9781139165389. ISBN 9780521839709.
2. Обухов, AM (1946). «Турбулентность в атмосфере с неоднородной температурой». Труды Института теор. геофиз. АН СССР . 1 : 95–115.
3. Обухов, AM (1971). "Турбулентность в атмосфере с неоднородной температурой (перевод на английский)". Boundary-Layer Meteorology . 2 (1): 7–29. Bibcode :1971BoLMe...2....7O. doi :10.1007/BF00718085. S2CID  121123105.
4. Монин, А.С.; Обухов, А.М. (1954). «Основные закономерности турбулентного перемешивания в приземном слое атмосферы». Труды Геофизического института АН СССР . 24 : 163–187.
5. Stull, Roland B. (1988). Введение в метеорологию пограничного слоя (1-е изд.). Kluwer Academic Publishers . ISBN 9027727686.