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Title (eng)
The behaviour of the height of the mechanically driven atmospheric boundary layer derived from idealized WRF simulations
Parallel title (deu)
Das Verhalten der Höhe der mechanisch angetriebenen Grenzschicht, abgeleitet aus idealisierten WRF-Simulationen
Author
Alina Schuster
Adviser
Petra Seibert
Assessor
Petra Seibert
Abstract (deu)
Die Mischungshöhe oder Höhe der atmosphärischen Grenzschicht ist ein grundlegender Parameter der atmosphärischen Grenzschicht. Es gibt verschiedene Methoden, mit denen man die Mischungshöhe bestimmen kann. Man kann sie aus Profilmessungen ableiten, mit Parametrisierungen bestimmen, oder mittels numerischer Modelle erhalten. In der vorliegenden Diplomarbeit wurde das Problem der Bestimmung der Mischungshöhe unter Verhältnissen mit mechanisch angetriebener Turbulenz untersucht. Viele einfache diagnostische Gleichungen für die Bestimmung der Grenzschichthöhe enthalten den Coriolisparameter. Die wichtigsten Fragen dieser Studie sind die Leistung solcher diagnostischen Gleichungen in Gebieten nahe dem Äquator, wo der Coriolisparameter null ist, und die Relevanz des Coriolisparameters für die Bestimmung der Grenzschichthöhe. Für diesen Zweck wurde das numerische Modell “Weather Research and Forecasting Model (WRF)” verwendet. Numerische Simulationen wurden mit der idealisierten Ein- Säulen-Modellversion durchgeführt. Es wurde gezeigt, dass die einfachen diagnostischen Gleichungen in höheren Breiten gute Übereinstimmung mit dem Modell zeigen, aber nicht in der Lage sind, die Mischungshöhe in der Äquatornähe zu bestimmen. Es wurde weiters gezeigt, dass der Coriolisparameter für die Bestimmung der stabilen und neutralen Grenzschichthöhe weniger relevant ist als die Anfangsgeschwindigkeit des Windes, Schubspannungsgeschwindigkeit und die Brunt-Väisälä-Frequenz.
Abstract (eng)
Mixing height or atmospheric boundary layer height is an important parameter of the atmospheric boundary layer. There are different possibilities for mixing height determination, the analysis of profile measurements and the application of parameterizations or models. In the present diploma thesis, the problem of estimation of mixing height in situations where mechanically produced turbulence is important was studied. Many simple diagnostic equations for determination of mixing height in such conditions contain the Coriolis parameter. The main question of this study was the performance of such equations in the equatorial areas, where this parameter is zero, and the relevance of the Coriolis parameter for the determination of mixing height. For this purpose, the numerical Weather Research and Forecasting Model (WRF) was employed. Numerical simulations were made with the idealized single-column model version (SCM). It was shown that simple diagnostic equations have a good agreement with the model in higher latitudes, but are unable to estimate mixing height in the equator areas. It was also shown that the Coriolis parameter is less relevant for estimating the stable and near-neutral boundary layer height than initial wind speed, friction velocity, and Brunt-Väisälä frequency.
Keywords (eng)
atmospheric boundary layermixing heightCoriolis parameterstable and neutral boundary layerdiagnostic equationsnumerical model
Keywords (deu)
atmosphärische GrenzschichtMischungshöheCoriolisparameter /stabile und neutrale Grenzschichtdiagnostische Gleichungennumerisches Modell
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1352536
rdau:P60550 (deu)
56 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
64
Association (deu)
Members (1)
Title (eng)
The behaviour of the height of the mechanically driven atmospheric boundary layer derived from idealized WRF simulations
Parallel title (deu)
Das Verhalten der Höhe der mechanisch angetriebenen Grenzschicht, abgeleitet aus idealisierten WRF-Simulationen
Author
Alina Schuster
Abstract (deu)
Die Mischungshöhe oder Höhe der atmosphärischen Grenzschicht ist ein grundlegender Parameter der atmosphärischen Grenzschicht. Es gibt verschiedene Methoden, mit denen man die Mischungshöhe bestimmen kann. Man kann sie aus Profilmessungen ableiten, mit Parametrisierungen bestimmen, oder mittels numerischer Modelle erhalten. In der vorliegenden Diplomarbeit wurde das Problem der Bestimmung der Mischungshöhe unter Verhältnissen mit mechanisch angetriebener Turbulenz untersucht. Viele einfache diagnostische Gleichungen für die Bestimmung der Grenzschichthöhe enthalten den Coriolisparameter. Die wichtigsten Fragen dieser Studie sind die Leistung solcher diagnostischen Gleichungen in Gebieten nahe dem Äquator, wo der Coriolisparameter null ist, und die Relevanz des Coriolisparameters für die Bestimmung der Grenzschichthöhe. Für diesen Zweck wurde das numerische Modell “Weather Research and Forecasting Model (WRF)” verwendet. Numerische Simulationen wurden mit der idealisierten Ein- Säulen-Modellversion durchgeführt. Es wurde gezeigt, dass die einfachen diagnostischen Gleichungen in höheren Breiten gute Übereinstimmung mit dem Modell zeigen, aber nicht in der Lage sind, die Mischungshöhe in der Äquatornähe zu bestimmen. Es wurde weiters gezeigt, dass der Coriolisparameter für die Bestimmung der stabilen und neutralen Grenzschichthöhe weniger relevant ist als die Anfangsgeschwindigkeit des Windes, Schubspannungsgeschwindigkeit und die Brunt-Väisälä-Frequenz.
Abstract (eng)
Mixing height or atmospheric boundary layer height is an important parameter of the atmospheric boundary layer. There are different possibilities for mixing height determination, the analysis of profile measurements and the application of parameterizations or models. In the present diploma thesis, the problem of estimation of mixing height in situations where mechanically produced turbulence is important was studied. Many simple diagnostic equations for determination of mixing height in such conditions contain the Coriolis parameter. The main question of this study was the performance of such equations in the equatorial areas, where this parameter is zero, and the relevance of the Coriolis parameter for the determination of mixing height. For this purpose, the numerical Weather Research and Forecasting Model (WRF) was employed. Numerical simulations were made with the idealized single-column model version (SCM). It was shown that simple diagnostic equations have a good agreement with the model in higher latitudes, but are unable to estimate mixing height in the equator areas. It was also shown that the Coriolis parameter is less relevant for estimating the stable and near-neutral boundary layer height than initial wind speed, friction velocity, and Brunt-Väisälä frequency.
Keywords (eng)
atmospheric boundary layermixing heightCoriolis parameterstable and neutral boundary layerdiagnostic equationsnumerical model
Keywords (deu)
atmosphärische GrenzschichtMischungshöheCoriolisparameter /stabile und neutrale Grenzschichtdiagnostische Gleichungennumerisches Modell
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1352537
Number of pages
64
Association (deu)