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Título: Organização da turbulência atmosférica na presença de uma linha de instabilidade acima de uma região florestada e desmatada na Amazônia
Título(s) alternativo(s): Near-suface atmospheric turbulence in the presence of a squall line above a forested and deforested region in the central Amazon
Autor: Bezerra, Valéria
Orientador: Manzi, Antonio Ocimar
Coorientador: Dias Jr, Cléo
Palavras-chave: Linhas de instabilidade
Turbulência
Amazônia
Ozônio
Downdraft
Data do documento: 17-Jul-2017
Editor: Valéria Lima Bezerra
Programa: Clima e Ambiente - CLIAMB
Abstract: Data from two experimental sites located in the State of Amazonas were used. These sites are part of the GoAmazon project, one of which is forested (ZF2) and the other is deforested (Manacapurú). In addition to the experimental data, radar and satellite images were also used to identify the presence of squall lines generated on the north coast of Brazil. Some of these lines have sufficient energy to move toward the state of Amazonas, passing above the ZF2 and Manacapurú sites. These lines that can move for long distances were called squall line type 2 (LIP2). It was found that 13 LIP2 passed above the Manacapurú and ZF2 sites during a period of 10 months. Due to the passage of these lines a drastic change was observed in the patterns of the organization of the atmospheric turbulence near the forested and deforested surface. One of them was chosen, because it is representative of the others, as a case study. It was observed that during the passage of LIP2 the following changes occurred: 1) significant drops in the equivalent potential temperature values, mainly in the forested region; 2) the average wind speed near the surface increases up to 6 times; 3) the skewness values of vertical wind velocity become considerably negative; 4) significant increases in turbulence intensity. All of these changes indicate the presence of strong downdrafts generated by LIP2. The strong downdrafts present during the passage of LIP2 above the experimental sites analyzed in this work may explain the increase in the concentration of ozone observed near the surface, that is, during the occurrence of the downdrafts, a portion of air, brought from top to bottom, rich In ozone makes the surface levels of ozone increase considerably. Another result that calls attention is the behavior of the sensible heat flux, calculated above and within the forest canopy. During the presence of LIP2 above ZF2 the values of the sensible heat flux above the forest canopy show opposite signs to the flux values inside the canopy. In addition, scaled analysis of the sensible heat flux, via multiresolution, showed that the temporal scale of the spectral peak for the period of LIP2 performance was approximately 5 times higher than during the period prior to LIP2. Finally, it was observed that the presence of LIP2 generates instabilities at the inflection point height on the wind profile. It was noted that during the LIP2 actuation the inflection point height approaches the top of the canopy. Analyzes of some terms of the turbulent kinetic energy balance (TKE) show that in the occasions of the presence of LIP2 the terms of shear production of TKE end dissipation rate of TKE are considerably larger when compared to the periods of absence of lines of instability.
Resumo: Foram usados dados de dois sítios experimentais localizados no Estado do Amazonas. Esses sítios fazem parte do projeto GoAmazon, sendo que um deles é florestado (ZF2) e o outro é desflorestado (Manacapurú). Além dos dados experimentais, também recorreu-se às imagens de radar e satélite a fim de se identificar a presença de linhas de instabilidade, geradas na costa norte do Brasil. Algumas dessas linhas apresentam energia suficiente para se mover em direção do Estado do Amazonas, passando acima dos sítios da ZF2 e Manacapurú. Essas linhas que conseguem se mover por longas distâncias foram chamadas de linhas de instabilidade tipo 2 (LIP2). Constatou-se que 13 LIP2 passaram acima dos sítios de Manacapurú e ZF2 durante um período de 10 meses durante o ano de 2014. Devido à passagem dessas linhas foi observado uma drástica alteração nos padrões da organização da turbulência atmosférica próximo à superfície florestada e desmatada. Escolheu-se uma delas, por ser representativa das demais, como estudo de caso. Notou-se que durante a passagem da LIP2 ocorrem as seguintes alterações: 1) quedas expressivas nos valores da temperatura potencial equivalente, principalmente na região florestada; 2) a velocidade do vento médio próximo à superfície aumenta até 6 vezes; 3) os valores da skewness da velocidade vertical do vento se tornam consideravelmente negativos; 4) aumentos expressivos da intensidade da turbulência. Todas essas alterações indicam a presença de fortes downdrafts gerados pela LIP2. Os fortes downdrafts presentes durante a passagem da LIP2 acima dos sítios experimentais analisados neste trabalho, contribuem para explicar o aumento da concentração de ozônio observado próximo à superfície, ou seja, durante a ocorrência dos downdrafts uma parcela de ar, trazida de cima para baixo, rica em ozônio, faz os níveis superficiais de ozônio aumentarem consideravelmente. Outro resultado que chama atenção é o do comportamento do fluxo de calor sensível acima e dentro do dossel florestal. Durante a presença da LIP2 acima da ZF2 os valores do fluxo de calor sensível acima do dossel florestal apresentam sinais opostos aos valores do fluxo dentro do dossel. Além disso, a análise por escala do fluxo de calor sensível, via multirresolução, mostrou que a escala temporal do pico espectral para o período de atuação da LIP2 foi aproximadamente 5 vezes maior do que durante o período que antecede o aparecimento da LIP2. Finalmente, observou-se que a presença da LIP2 gera instabilidades na altura do ponto de inflexão no perfil vertical do vento médio. Notou-se que, durante a atuação da LIP2, a altura do ponto de inflexão se aproxima do topo da copa. Análises de alguns termos do balanço de energia cinética turbulenta (ECT) mostram que nas ocasiões da presença da LIP2 os termos de produção por cisalhamento e de dissipação de ECT são consideravelmente maiores quando comparados com aqueles referentes aos períodos de ausência de linhas de instabilidade.
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