Studium turbulentních struktur v přízemní vrstvě atmosféry nad zalesněným komplexním terénem

Proměnlivost přízemní vrstvy atmosféry je ovlivňována celou řadou nestacionárních vlivů, jakými jsou okamžitá meteorologická situace, denní chod energetické bilance zemského povrchu, vlivy lokálního měřítka související např. s typem vegetace a tvarem terénu. Přenos hmoty a energie mezi zemským povrchem a atmosférou je kromě turbulentních vírů malých měřítek zprostředkován také nízkofrekvenčními oscilacemi, které jsou spojené s gravitačními vlnami, s turbulentními víry velkého měřítka a s existencí koherentních struktur (KS). Velikost těchto struktur, jejich tvar, časový výskyt a také podíl na celkovém přenosu souvisí zřejmě s teplotní strukturou mezní vrstvy. Projekt se bude zabývat studiem přízemní vrstvy nad komplexním terénem pokrytým lesním porostem. Charakter turbulentního proudění je zde ovlivňován relativně vysokou aerodynamickou drsností a výrazným denním chodem radiační a vlhkostní bilance porostu. Hlavním cílem projektu je nalézt a popsat nízkofrekvenční oscilace a KS v profilech teploty a rychlosti větru. Dále budou zkoumány vazby těchto oscilací a KS na polohu měřicího stanoviště vzhledem k okolnímu terénu a na denní chod lokálních cirkulačních systémů, aby bylo možné oddělit příspěvky jednotlivých zdrojů turbulence. Studie bude založena na analýze časových průběhů vertikálních profilů teploty a složek rychlosti větru měřenými uvnitř a nad lesním porostem v lokalitě Bílý Kříž. Projekt nalezne uplatnění i v rámci evropského integrovaného projektu „CarboEurope-IP“ a v projektu MŽP „CzechCarbo“.

Study of turbulent structures at the atmosphere-forest interface over complex terrain

The atmospheric surface layer variability is influenced by non-stationary effects, such as meteorological situation and daily cycle of energy balance over land (evolution throughout the diurnal period over land). Site-related vegetation types and terrain also affect this variability. Soil-vegetation-atmosphere transfer of mass and energy is driven by small- and large-eddy turbulence as well. The large-eddy turbulence is associated with gravity waves and coherent structures (KS). The occurrence and character of those KS and their role in the transfer depend predominantly on temperature stability of the boundary layer. The project will deal with the atmosphere-forest interface over the complex terrain. The character of the turbulence is affected by relatively high roughness and daily radiation and humidity cycles of the canopy. The main aim of the project is to assess and describe low-frequency oscillations and KS in profiles of temperature and wind velocities. Links between both, those oscillations and KS, and a site of measurements and its surroundings will be examined in order to detect and estimate contribution of individual turbulence sources. The research will be based on the data sets consisting of temporal series of vertical profiles of temperature and wind measured inside and above of the forest at the Bílý Kříž site. Project findings can contribute to the European project “CarboEurope-IP” and project “CzechCarbo” supported by the Ministry of the Environment of the Czech Republic.