Difusividad de Eddy y Transporte Contragradiente en la Capa Límite Atmosférica Convectiva

Para describir los flujos de calor y escalares en la capa límite convectiva, proponemos expresiones para las difusividades de Eddy y los términos contragradientes. Las últimas expresiones se pueden utilizar en un enfoque modificado de flujo-gradiente, que tiene en cuenta el intercambio vertical convectivo no local. Los resultados para el calor se basan en una derivación similar a la de Deardorff utilizando la ecuación de flujo de calor turbulento, pero las suposiciones de cierre aplicadas a los presupuestos de flujo de calor son diferentes. Como resultado, la interpretación física del término contragradiente difiere; nuestro término contragradiente resulta del efecto de transporte de tercer momento, mientras que el de Deardorff resulta del término de producción de flotabilidad. Con base en nuestro análisis, somos capaces de calcular una difusividad de Eddy para el calor, utilizando resultados de simulación de grandes eddies. Los resultados se presentan en forma de un perfil de similitud, utilizando la escala de velocidad convectiva w* y la altura de inversión zi. Se muestra que este último perfil se comporta bien y que coincide con los resultados de la teoría de capa superficial. Utilizando la descomposición de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba, hemos generalizado nuestros hallazgos para cualquier escalar, como el campo de humedad o un contaminante del aire. Mostramos que el perfil de difusividad de Eddy para el escalar C es sensible a la relación de flujo superficial de C por entrainment. Por lo tanto, un campo escalar diferente debería tener un perfil de difusividad de Eddy diferente. Las expresiones propuestas para las difusividades de Eddy y los términos contragradientes son fáciles de aplicar en modelos atmosféricos y de difusión (de gran escala).