Estrutura vertical e relações de similaridade da velocidade do vento na subcamada rugosa sobre coberturas de vegetação densa

dc.contributor.advisorDias Júnior, Cléo Quaresma
dc.contributor.authorGomes, Leandro dos Reis Biase
dc.contributor.co-advisorSantana, Raoni Aquino Silva de
dc.date.accessioned2025-09-12T14:56:36Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractThe roughness sublayer (RSL) is a region within the surface boundary layer (SBL) where the turbulence behavior differs from predictions made by the Monin-Obukhov similarity theory (MOST), located near or within surface roughness elements, such as trees, buildings and other obstacles. Most measurements performed in forested areas, such as the Amazon rainforest, occur within the RSL, but there is still no widely accepted theory to describe its behavior, and its basic characteristics are poorly understood. This study aims to estimate the RSL height (z∗ ) using three methodologies existing in the literature De Bruin and Moore (1985), Verhoef (1997) and Kuparinen (2007) and to propose a new formulation based on dimensionless profiles more compatible with turbulent flow over the Amazon rainforest canopy. The scales considered in this analysis include the wind shear length scale (Ls ), the height of the inflection point in the vertical wind profile (zi ), and the wind speed at that point (ui ), obtained from data obtained from sonic anemometers installed on the towers of the ATTO (Amazon Tall Tower Observatory) project. In the method of De Bruin and Moore, the mean height of the RSL was 56 m, in that of Verhoef (1997) 55 m, and in that of Kuparinen it was 64 m. From the organization of the Ls, zi and ui scales, the relationship z∗ = zi + 2Ls was proposed, resulting in an average RSL height of 87 m, a more realistic value, considering the assumption that the RSL height is between 2 and 3h (with h = 35 m being the canopy height in ATTO), as advocated by several authors. In addition to allowing the calculation of the RSL height, such scales can be used as normalization factors for physical quantities such as length and velocity scales. It was observed that the turbulent profiles normalized by Ls, zi and ui presented statistical errors (correlation and standard error, for example) considerably smaller than the profiles normalized by classical parameters such as friction velocity (u∗ ) and h, which can contribute to obtaining more realistic parameterizations of the turbulent exchange processes within and above the Amazon forest canopy.
dc.description.resumoA subcamada rugosa (SR) é uma região dentro da camada limite superficial (CLS) onde o comportamento da turbulência difere das previsões feitas pela teoria da similaridade de Monin-Obukhov (TSMO), localizada nas proximidades ou dentro dos elementos de rugosidade da superfície, como árvores, edifícios e outros obstáculos. A maior parte das medições realizadas em áreas florestais, como a floresta amazônica, ocorre dentro da SR, mas ainda não existe uma teoria amplamente aceita para descrever seu comportamento, sendo suas características básicas pouco conhecidas. Este estudo visa estimar a altura da SR (z∗) utilizando três metodologias existentes na literatura De Bruin e Moore (1985), Verhoef (1997) e Kuparinen (2007) além de propor uma nova formulação baseada em perfis adimensionais mais compatíveis com o escoamento turbulento sobre o dossel florestal amazônico. As escalas consideradas neste estudo incluem a escala de comprimento de cisalhamento do vento (Ls ), a altura do ponto de inflexão no perfil vertical do vento (zi ) e a velocidade do vento nesse ponto (ui), obtidas a partir de dados medidos por anemômetros sônicos instalados nas torres do projeto ATTO (Amazon Tall Tower Observatory). No método de De Bruin e Moore, a altura média da SR foi de aproximadamente 56 m, no de Verhoef foi de aproximadamente 55 m, e no de Kuparinen foi de aproximadamente 64 m. A partir da organização das escalas Ls , zi e ui , foi proposta a relação z∗ = zi + 2Ls , resultando em uma altura média da SR de 87,01 m, valor mais realista, considerando a suposição de que a altura da SR se encontra entre 2 e 3h (sendo h = 35 m a altura do dossel no ATTO), como defendido por vários autores. Além de permitir o cálculo da altura da SR, tais escalas foram utilizadas como fatores de normalização para grandezas físicas como escalas de comprimento e velocidade. Observou-se que os perfis turbulentos normalizados por Ls , zi e ui apresentaram erros estatísticos (correlação e erro padrão, por exemplo) consideravelmente menores do que os perfis normalizados por parâmetros clássicos como a velocidade de fricção (u∗ ) e h, o que pode contribuir para a obtenção de parametrizações mais realistas dos processos de troca turbulenta dentro e acima do dossel florestal amazônico.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.61818/ted25043
dc.identifier.urihttps://repositorio.inpa.gov.br/handle/1/40995
dc.language.isopt_BR
dc.publisher.programClima e Ambiente - CLIAMBpt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectFloresta amazônica
dc.subjectSubcamada rugosa
dc.subjectTurbulência no dossel
dc.titleEstrutura vertical e relações de similaridade da velocidade do vento na subcamada rugosa sobre coberturas de vegetação densa
dc.typeTesept_BR

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