Una teoría de similitud extendida para la capa superficial atmosférica estratificada de manera estable

Resumen Se desarrolla una formulación avanzada de la teoría de similitud para los perfiles de viento y temperatura en la capa superficial atmosférica estratificada de manera estable (ASL), teniendo en cuenta el efecto de la estabilidad estática del flujo libre sobre la ASL. En los perfiles logarítmicos revisados, los coeficientes empíricos tradicionalmente considerados como constantes universales, a saber, los factores de pendiente en la capa de estratificación sin z (más allá de la subcapa logarítmica), se convierten en funciones del número adimensional S = N L / u *. Aquí, N es la frecuencia de Brunt-Väisälä en el flujo libre, L es la longitud de Monin-Obukhov, y u * es la velocidad de fricción. El número S indica qué tan fuertemente la ASL se ve afectada por la estabilidad del flujo libre. Esta nueva formulación deja margen para la ocurrencia de turbulencia bien desarrollada a números de Richardson, Ri, mucho más altos de lo que se había sospechado. Además, resulta en una dependencia pronunciada del número de Prandtl turbulento en Ri en un amplio rango de Ri, incluyendo la capa de estratificación sin z, en correspondencia con la evidencia empírica de larga data. La teoría de similitud tradicional de Monin-Obukhov ignora las características esenciales mencionadas de la ASL estratificada de manera estable. Nuevos datos de mediciones sobre una meseta ligeramente inclinada en Groenlandia Occidental proporcionan apoyo experimental para la teoría propuesta.