Longitud de Monin-Obukhov

La longitud de Obukhov se utiliza para describir los efectos de la flotabilidad sobre los flujos turbulentos, particularmente en la décima parte inferior de la capa límite atmosférica . Fue definido por primera vez por Alexander Obukhov ^[1] en 1946. ^{[2] [3]} También se conoce como longitud de Monin-Obukhov debido a su importante papel en la teoría de la similitud desarrollada por Monin y Obukhov. ^[4] Una definición simple de la longitud de Monin-Obukhov es aquella altura a la que la turbulencia se genera más por la flotabilidad que por la cizalladura del viento.

La longitud de Obukhov está definida por

${\displaystyle L=-{\frac {u_{*}^{3}{\bar {\theta }}_{v}}{kg({\overline {w^{'}\theta _{v}^{'}}})_{s}}}\ }$

donde es la velocidad de fricción , es la temperatura potencial virtual media , es el flujo de temperatura potencial virtual de la superficie, k es la constante de von Kármán . Si no se conoce, el flujo de temperatura potencial virtual se puede aproximar con: ^[5] ${\displaystyle u_{*}}$ ${\displaystyle {\bar {\theta }}_{v}}$ ${\displaystyle ({\overline {w^{'}\theta _{v}^{'}}})_{s}}$

${\displaystyle {\overline {w^{'}\theta _{v}^{'}}}={\overline {w^{'}\theta ^{'}}}(1+0.61{\overline {r}})+0.61{\overline {\theta }}\;{\overline {w^{'}r^{'}}}}$

donde es la temperatura potencial y la proporción de mezcla. ${\displaystyle \theta }$ ${\displaystyle r}$

Según esta definición, suele ser negativo durante el día, ya que suele ser positivo durante el día sobre tierra, positivo durante la noche cuando suele ser negativo y se vuelve infinito al amanecer y al anochecer cuando pasa por cero. ${\displaystyle L}$ ${\displaystyle {\overline {w^{'}\theta _{v}^{'}}}}$ ${\displaystyle {\overline {w^{'}\theta _{v}^{'}}}}$ ${\displaystyle {\overline {w^{'}\theta _{v}^{'}}}}$

Una interpretación física de viene dada por la teoría de la similitud de Monin-Obukhov . Durante el día es la altura a la que la producción boyante de energía cinética de turbulencia (TKE) es igual a la producida por la acción cortante del viento (producción cortante de TKE). ${\displaystyle L}$ ${\displaystyle -L}$

Referencias

1. Jacobson, Mark Z. (2005). Fundamentos del modelado atmosférico (2 ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge . doi :10.1017/CBO9781139165389. ISBN 9780521839709.
2. Obujov, AM (1946). "Turbulencia en una atmósfera con temperatura no uniforme". tr. Inst. Teor. Geofiz. Akád. Nauk. SSSR . 1 : 95–115.
3. Obujov, AM (1971). "Turbulencia en una atmósfera con temperatura no uniforme (Traducción al inglés)". Meteorología de capa límite . 2 (1): 7–29. Código bibliográfico : 1971BoLMe...2....7O. doi :10.1007/BF00718085. S2CID  121123105.
4. Monin, AS; Obujov, AM (1954). "Leyes básicas de mezcla turbulenta en la capa superficial de la atmósfera". tr. Akád. Nauk SSSR Geofiz. Inst . 24 : 163–187.
5. Stull, Roland B. (1988). Una introducción a la meteorología de la capa límite (1 ed.). Editores académicos de Kluwer . ISBN 9027727686.