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Title: Simulações dos grandes vórtices (LES-PALM): diferentes estratégias de aquecimento de um dossel florestal amazônico
Authors: Cabral Costa, Norma Eliza
metadata.dc.contributor.advisor: Quaresma Dias Júnior, Cleo
metadata.dc.contributor.co-advisor: De Vargas Brondani, Daiane
Keywords: LES-PALM
Turbulência
Amazônia Central
Módulo de Radiação
Issue Date: 14-Aug-2024
metadata.dc.publisher.program: Clima e Ambiente - CLIAMB
Abstract: In this work, the Large Eddy Simulation (LES-PALM) was used to simulate turbulent flow within and above a canopy forest with similar characteristics to those found at the experimen- tal site of the ATTO project (Amazon Tall Tower Observatory), located in the central Amazon region. LES-PALM simulations allow a detailed analysis of turbulent flow properties, as well as the performance of virtual experiments for different scenarios, such as different roughness, topography, etc. Furthermore, LES simulations allow a better three-dimensional understand- ing of turbulent flow, which would be impossible through experimental data from isolated micrometeorological towers. The objective of this study was to investigate the components of the radiation and energy balance, in addition to the profiles of different statistical moments of turbulence, for two simulations with different parameterizations of canopy heating: i) in the first of them, a heat source was inserted at the top of the canopy. The sensible heat flux used to initialize the simulation was similar to the values observed experimentally and, ii) in the second simulation, the RTM radiation module was used as a canopy heating source. To validate the simulations, experimental data profiles of radiation, wind temperature, humidity, and turbulent flows collected in the micrometeorological towers of the ATTO project were used. As a main result, it was observed that the simulation where the RTM radiation module was used produced much more realistic simulations than those where a heating source was introduced at the top of the canopy. Obviously, the RTM module still needs some refinements for the Amazon region, however, it is believed that the results shown in this work will help in better LES simulation strategies for the Amazon forest.
metadata.dc.description.resumo: Neste trabalho recorreu-se ao modelo de simulação dos grandes vórtices – Large Eddy Simulation (LES-PALM), para a realização de simulações do escoamento turbulento dentro a acima de um dossel florestal com caracterı́sticas similares daquelas encontradas no sı́tio expe- rimental do projeto ATTO (Amazon Tall Tower Observatory), localizado na região central da Amazônia. As simulações LES-PALM permitem uma análise detalhada das propriedades do es- coamento turbulento, bem como a realização de experimentos virtuais para diferentes cenários, como por exemplo, diferentes rugosidades, topografias, etc. Além disso, as simulações LES permitem um melhor entendimento tridimensional do escoamento turbulento, o que seria im- possı́vel através de dados experimentais de torres micrometeorológicas isoladas. O objetivo deste estudo foi investigar as componentes do balanço de radiação e energia, além dos perfis de diferentes momentos estatı́sticos da turbulência, para duas simulações com diferentes pa- rametrizações de aquecimento do dossel florestal: i) na primeira delas foi inserida uma fonte de calor no topo do dossel. O fluxo de calor sensı́vel usado para a inicialização da simulação foi similar aos valores observados experimentalmente e, ii) na segunda simulação foi utilizado o módulo de radiação (RTM) como fonte de aquecimento do dossel. Para a validação das simulações recorreu-se aos perfis de dados experimentais de radiação, vento temperatura, umi- dade e fluxos turbulentos coletados nas torres micrometeorológicas do projeto ATTO. Como principal resultado, observou-se que a simulação onde foi usado o módulo de radiação com a parametrização ”rrtmg”foi muito mais realista que aquelas onde foi introduzido uma fonte de aquecimento no topo do dossel. Obviamente o módulo RTM ainda precisa de alguns re- finamentos para a região Amazônica, contudo, acredita-se que os resultados mostrados neste trabalho ajudarão em melhores estratégias de simulações LES para a floresta amazônica.
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