Longitud de Monin-Obukhov

La longitud de Obukhov se utiliza para describir los efectos de la flotabilidad en flujos turbulentos, particularmente en el décimo inferior de la capa límite atmosférica . Fue definida 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 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 flotabilidad que por cizalladura del viento.

La longitud de Obukhov se define 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 superficial, 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 es la relación de mezcla. ${\displaystyle \theta }$ ${\displaystyle r}$

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

La teoría de similitud de Monin-Obukhov da una interpretación física de . Durante el día, es la altura a la que la producción de energía cinética de turbulencia (TKE) por flotación 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.ª edición). Cambridge University Press . doi :10.1017/CBO9781139165389. ISBN . 9780521839709.
2. Obukhov, AM (1946). "Turbulencia en una atmósfera con una temperatura no uniforme". Tr. Inst. Teor. Geofiz. Akad. Nauk. SSSR . 1 : 95–115.
3. Obukhov, AM (1971). "Turbulencia en una atmósfera con una temperatura no uniforme (traducción al inglés)". Meteorología de la capa límite . 2 (1): 7–29. Bibcode :1971BoLMe...2....7O. doi :10.1007/BF00718085. S2CID  121123105.
4. Monin, AS; Obukhov, AM (1954). "Leyes básicas de la mezcla turbulenta en la capa superficial de la atmósfera". Tr. Akad. Nauk SSSR Geofiz. Inst . 24 : 163–187.
5. Stull, Roland B. (1988). Introducción a la meteorología de la capa límite (1.ª ed.). Kluwer Academic Publishers . ISBN 9027727686.