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http://ri.ufmt.br/handle/1/5550| Tipo documento: | Tese |
| Título: | Estudo da variabilidade da energia cinética turbulenta acima da Floresta Amazônica com base em análises não lineares de séries temporais |
| Autor(es): | Santos, Edilanê Mendes dos |
| Orientador(a): | Paulo, Sérgio Roberto de |
| Membro da Banca: | Paulo, Sérgio Roberto de |
| Membro da Banca: | Palácios, Rafael da Silva |
| Membro da Banca: | Biudes, Marcelo Sacardi |
| Membro da Banca: | Andrade, Nara Luísa Reis de |
| Membro da Banca: | Capistrano, Vinícius Buscioli |
| Resumo : | A Camada Limite Noturna (CLN) surge durante a noite, quando a superfície terrestre resfria e interage com a atmosfera acima dela. A dinâmica e complexidade dos processos turbulentos nessa região desempenham um importante papel para entender fenômenos climáticos e meteorológicos de grande escala. Compreender os regimes turbulentos na CLN é necessário para aprimorar a compreensão das interações atmosfé- ricas e suas implicações, bem como das limitações da medida de fluxos por meio do método da eddy covariance. O objetivo desse estudo foi identificar padrões nos regimes por meio de dois métodos não lineares, Teoria do Caos e Recurrence Plot (RP). Neste estudo, foram realizadas as análises de séries temporais micrometeorológicas coletadas durante a campanha GoAmazon 2014/15, pautado na teoria HOST que classificou a turbulência atmosférica em três regimes. Foram estudadas o total de 18 séries temporais, 6 séries para cada variável: velocidade (V), Energia Cinética Turbulenta (ECT) e Tv (Temperatura virtual). Para a variável V, os resultados obtidos revelaram dimensões do atrator nos três regimes turbulentos: no regime 2, com maior intensidade turbulenta, foram observados atratores com dimensões D2=4.36 e D2=3.71; no regime 3, com intensidade turbulenta intermediária, foram encontrados os valores de D2=3.20 e D2 =3.31; e no regime 1, foram identificadas as dimensões D2 = 3.20 e D2 = 3.02 . Esses resultados sugerem a presença de atratores de baixa dimensão nos três regimes turbulen tos, cujos valores aparentemente se correlacionam com a intensidade da velocidade do vento. O mesmo padrão foi observado para a variável Tv, indicando que a intensidade de V e Tv estão diretamente relacionadas a uma maior dimensão fractal do atrator. Essa relação de aumento na temperatura a medida que a intensidade do vento diminui, em conjunto com a análise da função autocorrelação, indica que durante o período analisado ocorreu um evento de rajada. A não-estacionariedade das séries temporais analisadas foram capturadas pelos RPs, que mostraram uma variabilidade ao redor da li nha de instabilidade (LOI). Os resultados sugerem uma maior estabilidade para as séries temporais de V quando comparada a variável Tv. O regime turbulento 1, caracterizado por menores valores de V e maiores para Tv, apresentaram maior complexidade nos seus RPs, e assim, maiores valores para a entropia, o que corresponde com a teoria para a turbulência, visto que a supressão da mistura vertical e a dissipação da turbulência, resulta em padrões de fluxo mais complexos próximos à superfície. |
| Resumo em lingua estrangeira: | The Nocturnal Boundary Layer (NBL) emerges during the night when the Earth’s surface cools and interacts with the atmosphere above it. The dynamics and complexity of turbulent processes in this region play a crucial role in understand ing large-scale climatic and meteorological phenomena. Understanding the turbulent regimes in the NBL is essential to improve our comprehension of atmospheric interac tions and their implications, as well as the limitations of measuring fluxes through the eddy covariance method. The aim of this study was to identify patterns within these regimes using two nonlinear methods: Chaos Theory and Recurrence Plot (RP). In this study, analyses of micrometeorological time series collected during the GoAmazon 2014/15 campaign were conducted, based on the HOST theory, which classified atmo spheric turbulence into three regimes. A total of 18 time series were studied, with 6 series for each variable: velocity (V), Turbulent Kinetic Energy (TKE), and Tv (Virtual Temperature). For the variable V, the obtained results revealed attractor dimensions in the three turbulent regimes: in regime 2, with higher turbulence intensity, attractors with dimensions D2=4.36 and D2=3.71 were observed; in regime 3, with intermedi ate turbulence intensity, values of D2=3.20 and D2=3.31 were found; and in regime 1, dimensions of D2=3.20 and D2=3.02 were identified. These findings suggest the presence of low-dimensional attractors in all three turbulent regimes, whose values apparently correlate with the intensity of wind speed. The same pattern was observed for the Tv variable, indicating that the intensity of V and Tv is directly related to a higher fractal dimension of the attractor. This relationship, along with the analysis of autocorrelation function, suggests the occurrence of a gust event during the analyzed period. The non-stationarity of the analyzed time series was captured by the RPs, which showed variability around the line of instability (LOI). The results suggest greater stability in the time series of V when compared to the Tv variable. Turbulent regime 1, characterized by lower V values and higher Tv values, exhibited greater complexity in their RPs, leading to higher entropy values. This corresponds with the theory of turbulence, as the suppression of vertical mixing and turbulence dissipation results in more complex flow patterns near the surface. |
| Palavra-chave: | Séries temporais micrometereológicas Regimes turbulentos Atratores de baixa dimensão |
| Palavra-chave em lingua estrangeira: | Micrometeorological time series Turbulent regimes Low-dimensional attractors |
| CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Instituição: | Universidade Federal de Mato Grosso |
| Sigla da instituição: | UFMT CUC - Cuiabá |
| Departamento: | Instituto de Física (IF) |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental |
| Referência: | SANTOS, Edilanê Mendes dos. Estudo da variabilidade da energia cinética turbulenta acima da Floresta Amazônica com base em análises não lineares de séries temporais. 2023. 150 f. Tese (Doutorado em Física Ambiental) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Física, Cuiabá, 2023. |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://ri.ufmt.br/handle/1/5550 |
| Data defesa documento: | 5-Sep-2023 |
| Aparece na(s) coleção(ções): | CUC - IF - PPGFA - Teses de doutorado |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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