NSK
NSK

Digitalni akademski repozitorij (DAR)

time: 0.0030388832092285
 
Naslov:Valna rezonancija i prizemno strujanje u zavjetrini kompleksne orografije : doktorska disertacija / Ivana Stiperski
Ostali naslovi:Wave resonance and surface flow in the lee of complex orography
Vrsta:Disertacija, tekst
Područje: Geofizika
Predmet:Zrak, zavjetrinsko strujanje, Utjecaj reljefa
Voditelj(i):Grubišić, Vanda
Datum objave: 2010
Jezik:hrvatski (hrv)
Sažetak (hr):
U ovom su radu, uz pomoć dvodimenzionalnih i trodimenzionalnih numeričkih simulacija, istražene pojave vezane uz stabilno stratificirano strujanje mezo i lokalne skale u zavjetrini kompleksne orografije. Poseban je naglasak stavljen na utjecaj dinamičkih i geografskih faktora na strujanje. Zarobljeni planinski valovi nad višestrukim planinskim lancima i njihova interakcija čine okosnicu rada. Prvi, teorijski, dio rada bavi se fundamentalnim istraživanjem pojave rezonancije zarobljenih valova, posebice njezinih karakteristika u odnosu na teoriju linearne rezonancije. Po prvi je put ispitana rezonancija zarobljenih valova nad dva planinska lanca u širokom rasponu režima strujanja, od valova male amplitude do jako nelinearnog režima strujanja. Rad također ispituje valnu rezonanciju u prisutnosti atmosferskog graničnog sloja, te vezano s time povratni utjecaj rezonancije na odvajanje graničnog sloja i pojavu atmosferskih rotora. Rezultati idealiziranih dvodimenzionalnih simulacija pokazuju da su širine doline za koje se javlja valna rezonancija dobro reproducirane linearnom teorijom rezonancije, ali linearna teorija ne uspijeva predvidjeti amplitudu valova. Rezonancija je vrlo osjetljiva na nelinearnost strujanja i na površinsko trenje. Zarobljeni valovi iznad dvostruke planine nisu slobodni atmosferski mod oscilacija, kao što je slučaj za valove iza jedne planine, već se radi o prisilnim oscilacijama kojima, kroz proces orografske prilagodbe, upravlja i spektar orografije. Konstruktivna i destruktivna interferencija znatno se razlikuju po karakteru strujanja. Konstruktivna interferencija je poseban slučaj strujanja preko jedne planine i dobro je opisana linearnom superpozicijom. Strujanje pri destruktivnoj interferenciji odgovara evanescentnim valovima, a destruktivna je interferencija nestacionarna od konstruktivne interferencije i osjetljivija na nelinearnosti već i za vrlo male visine planina. Sprega rezonancije zarobljenih valova i graničnog sloja osobito je bitna prilikom pojave rotora ispod brjegova zarobljenih valova. Pokazano je da postoji tendencija minimizacije jačine rotora za dvostruku planinu: pri destruktivnoj interferenciji rotori su više gušeni nego što su pojačani pri konstruktivnoj interferenciji te su rotorske cirkulacije većinom jednake jakosti ili slabije od rotora u zavjetrini jedne planine. Na strujanje u dolini ne utječe prisutnost druge planine za manje visine planina, no, u najnelinearnijem promatranom režimu jačina rotora u dolini je smanjenja te postaje konstantna i neovisna o daljnjem rastu visine planine sugerirajućipostojanje gornje granice porasta jačine rotora. Potpuno poništavanje valnog polja u zavjetrini druge planine, koje odgovara potpunoj destruktivnoj interferenciji, moguće je samo u situacijama kada je druga planina niža od prve, kao što je uočeno i uzrakoplovnim mjerenjima. Potpuna destruktivna interferencija je nelinearna pojava. Smanjenje amplitude vala u zavjetrini sekundarne planine u odnosu na amplitudu u zavjetrini primarne planine jednako je u svim simulacijama s potpunom destruktivnom interferencijom. Drugi, primijenjeni, dio rada proučava utjecaj višestrukih planinskih lanaca iodvajanja graničnog sloja na karakteristike prizemnog strujanja tijekom bure u zavjetrini Južnog Velebita, osobito pojavu anomalno niskih brzina vjetra na području Zadra (tzv. "Zadarska tišina"). Numeričkim trodimenzionalnim eksperimentima u ovom dijelu rada ispitana je osjetljivost strujanja na visinu i prisutnost uzvodne i nizvodne orografije. Konfiguracija terena u okolici Zadra ima značajnog utjecaja na "Zadarsku tišinu", koja je, pokazano je, uzrokovana odvajanjem sloja bure uzvodno od Zadra, a nizvodno od snažnog hidrauličkog skoka podno Južnog Velebita, kao i na pojavu rotora na nekoliko mikro-lokacija u njegovom okruženju. Rotori, koji se javljaju vezano uz valoviti hidraulički skok, osjetljivi su na sekundarne planine vrlo male visine. Niska orografija zadarskog zaleđa kroz rezonantne efekte potiče pojavu rotora na više lokacija dok konstruktivna interferencija pojačava snagu sekundarnog rotora. Nizvodna orografija također omogućuje pojavu odvajanja graničnog sloja u situacijama u kojima do nje ne bi došlo u zavjetrini jedne planine (npr. rotor u dolini Zrmanje). Ipak visina primarne orografije (Južnog Velebita) ima dominantnu ulogu u određivanju karaktera strujanja, osobito unutar područja zavjetrinske turbulencije.
Sažetak (en):
This thesis investigates the influence of complex orography on stably stratifiedflow on meso and local scale, by means of two-dimensional and three-dimensionalnumerical simulations. Special emphasis is placed on the influence of dynamic andgeographic effects on the flow. Trapped lee waves over multiple ridges and theirinteraction form the backbone of the thesis.In the first, theoretical, part of the thesis, fundamental investigations of trapped leewave resonance are undertaken, especially with respect to linear interference theory. Forthe first time trapped lee wave resonance over double ridges has been investigated in thebroad range of flow regimes, from small amplitude waves to very nonlinear regimes. Thethesis also investigates lee wave resonance in the presence of atmospheric boundary layer,and the associated return influence of resonance on boundary layer separation and theformation of atmospheric rotors. The results of the idealized two-dimensional simulationsshow that the ridge separation distances for which resonance occurs are predicted well bylinear interference theory, however linear theory is unable to predict wave amplitude.Resonance is very sensitive to nonlinearity and to surface friction. Trapped waves overdouble ridges can no longer be considered as free atmospheric resonant oscillations, aswas the case for a single mountain, but correspond to forced oscillations controlled byorographic spectrum through orographic adjustment. Constructive and destructiveinterference differ significantly according to the characteristics of the flow. Constructiveinterference is a special case of flow over a single mountain. The flow under destructive interference resembles evanescent waves, it is more nonstationary than under constructiveinterference as well as more sensitive to nonlinearity already for very low mountainheights. The coupling of the overlying lee wave resonance and underlying boundary layeris particularly important for the development of rotors underneath the lee wave crests. It isshown that there is a tendency for the minimization of rotor strength for a doublemountain: under destructive interference rotor strength is more diminished than it isincreased under constructive interference so that rotors are only as strong as or weakerthan the rotors in the lee of a single mountain. The valley flow for lower mountain heightsis not influenced by the downstream mountain, however, in the most nonlinear regimeexamined rotor strength in the valley is decreased and becomes constant and independentof further increase in mountain height, suggesting the existence of an upper limit to rotorstrength increase. Complete cancellation of the wave field in the lee of the secondmountain, corresponding to complete destructive interference, is possible only when thesecond mountain is lower than the first, as was observed also in the aircraft data.Complete destructive interference is nonlinear. The reduction of wave amplitude in the leeof the second mountain compared to the amplitude in the lee of the primary mountain isnearly the same in all simulations with complete destructive interference.The second, applied, part of the thesis investigated the influence of multiple ridgesand boundary layer separation on characteristics of the surface flow during bora in the leeof Southern Velebit, especially the occurrence of anomalously low wind speeds in theZadar region (i.e. "Zadar calm"). The flow sensitivity to the height of the upwind anddownwind orography is studied by means of numerical three-dimensional experiments.The orography in the surroundings of Zadar has significant influence on "Zadar calm",which develops due to bora flow separation upstream of Zadar and downstream of astrong hydraulic jump in the lee of Southern Velebit. The low orography also influencesthe formation of atmospheric rotors on several micro-locations in the vicinity of Zadar.Rotors developing underneath an undular hydraulic jump are sensitive even to very lowsecondary orography. The resonant effects allows for the development of rotors in severallocations while constructive interference increases the strength of the secondary rotor. Thedownstream orography also facilitates boundary layer separation in situations where itwould not occur in the lee of a single mountain (e.g. Zrmanja Valley). Still, the height ofthe primary mountain (South Velebit) is dominant in determining the three-dimensionalityand character of the flow, particularly the wake flow.
Brzi preglednik: ?vdoc=8811&page=1
big_sql: 0.00055789947509766 | sql_other: 0.0048680305480957