Moninin–Obuhovin samanlaisuusteoria

Kohteesta Wikipedia
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Moninin–Obuhovin teorian ja Businger–Dyerin muotojen ennustama tuuliprofiili, kun tilanne on epästabiili. Vihreä katkoviiva kuvaa korjaamatonta tuuliprofiilia.

Moninin–Obuhovin samanlaisuusteoria kuvaa meteorologiassa tiettyjen rajakerrossuureiden (mm. keskituuli, lämpötila, ominaiskosteus) pystyprofiileja. Se voidaan ajatella laajennuksena logaritmisen tuuliprofiilin ennusteisiin. Siinä missä puhdas logaritminen profiili olettaa ilmakehän olevan neutraali, yrittää Moninin–Obuhovin teoria korjata lukuja sen mukaan, mikä on ilmakehän stabiilisuus. Nimitys "samanlaisuus" viittaa siihen, että teoria esittää rajakerroksen käyttäytyvän kaikkialla samaan tapaan.

Neutraalissa tilanteessa tuulen pystygradientti on muotoa

missä z on korkeus, kitkanopeus ja k von Kármánin vakio (~ 0,4). Ei-neutraalissa tilanteessa Moninin–Obuhovin teoria esittää tätä korjattavaksi universaalifunktiolla , jolloin

Tässä on ilmakehän stabiilisuus ja L Obuhov-pituus.

Universaalifunktiolle on olemassa vanhemmat, Joost Busingerin ja Arthur Dyerin tutkimuksiin perustuvat muodot, sekä uudemmat, John Wyngaardin (2010) päivittämät muodot[1].

Businger–Dyer -muodot[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Universaalifunktio on dimensioton. Businger–Dyer -muodot perustuvat Kansasissa tehtyihin mittauksiin ja ovat stabiilille tilanteelle[2]

ja epästabiilille tilanteelle[2]

Korjattu tuuliprofiili[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kun Moninin–Obuhovin muodot integroidaan puolittain korkeuden suhteen alkaen niin sanotusta rosoisuusparametrista z0, saadaan

missä on lyhyyden vuoksi merkitty niin sanotut korjausfunktiot . Näin ollen esimerkiksi stabiilissa tilanteessa liikemäärän korjausfunktio on .

Lämpötilan ja kosteuden profiilit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lämpötilan ja kosteuden vertikaaliprofiileissa kitkatuulen korvaa skaalalämpötila tai skaalakosteus , sekä tuulen korvaa potentiaalilämpötila tai ominaiskosteus. Tällöin universaalifunktionkin lauseke on erilainen.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Wyngaard, J.C (2010). "Turbulence in the Atmosphere", Cambridge University Press
  2. a b Businger, J.A. et al. (1971). "Flux profile relationships in the atmospheric surface layer", Journal of Atmospheric Sciences, 28 (181-189)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]