Refine
Document Type
- Article (1)
- Working Paper (1)
-
Similarity hypotheses for the atmospheric surface layer expressed by non-dimensional characteristic invariants - a review
(2009)
- In this paper, similarity hypotheses for the atmospheric surface layer (ASL) are reviewed using nondimensional characteristic invariants, referred to as π -numbers. The basic idea of this dimensional π-invariants analysis (sometimes also called Buckingham’s π-theorem) is described in a mathematically generalized formalism. To illustrate the task of this powerful method and how it can be applied to deduce a variety of reasonable solutions by the formalized procedure of non-dimensionalization, various instances are represented that are relevant to the turbulence transfer across the ASL and prevailing structure of ASL turbulence. Within the framework of our review we consider both (a) Monin-Obukhov scaling for forced-convective conditions, and (b) Prandtl-Obukhov-Priestley scaling for free-convective conditions.It is shown that in the various instances of Monin-Obukhov scaling generally two π-numbers occur that result in corresponding similarity functions. In contrast to that, Prandtl-Obukhov-Priestley scaling will lead to only one π number in each case usually considered as a non-dimensional universal constant. Since an explicit mathematical relationship for the similarity functions cannot be obtained from a dimensional π-invariants analysis, elementary laws of π-invariants have to be pointed out using empirical or/and theoretical findings. To evaluate empirical similarity functions usually considered within the framework flux-profile relationships, so-called integral similarity functions for momentum and sensible heat are presented and assessed on the basis of the friction velocity and the vertical component of the eddy flux densities of sensible and latent heat directly measured during the GREIV I 1974 field campaign.
-
Die Erschließung der Rossby-Welle durch Lärmfilterung
(2012)
- Mit dem mathematischen Werkzeug zur Filterung von Lärmprozessen, die für die Praktizierung der numerischen Wettervorhersage in ihrer Anfangszeit eine große Rolle gespielt hat, wird an den linearisierten Gleichungen für ein barotropes Flachwassermodell im β-Format die Frage behandelt, wie sich der Rossby-förmige Wellenmodus entwickelt, wenn gleichzeitige Trägheitsschwerewellenmoden infolge von veränderlichen filternden Gleichungen unterdrückt werden. Zunächst werden einige analytische Grundbeziehungen einer lärmfreien Adjustierung von Anfangsfeldern ausgeführt. Dann richtet sich die Untersuchung auf lärmfilternde prognostische Modellgleichungen (Absch. 5, 6, 7). Aus dieser Analysis in Abhängigkeit von der Filterstufe findet man im Vergleich mit der konventionellen synoptisch-skaligen Rossby-Formel, die der Filterstufe Null entspricht, zum Teil erweiterte Wellengeschwindigkeiten der Rossby-förmigen Physik. Dabei treten sogar unerwartete neue Effekte auf, die wohl primär im Langwellenspektrum zählen.
