Альпілік планеталық шекара қабаты - Википедия - Alpine planetary boundary layer

PBL таулы рельефтің үстінде (сол жақта) және жазық жерлерде (оң жақта)

The альпілік планеталық шекара қабаты болып табылады планеталық шекара қабаты (PBL) байланысты таулы аймақтар. Жоғары кеңістіктік және уақыттық өзгергіштікке байланысты оның мінез-құлқы тегіс жерлерге қарағанда күрделі. Топографиямен тікелей байланысты жылдам өзгеретін жергілікті жел жүйесі және қардан өсімдік жамылғысына ауысатын ауыспалы жер жамылғысы PBL өсуіне айтарлықтай әсер етеді және болжауды қиындатады.

Таулардың өзгеруіне әкелетін үдерістерді түсіну PBL ауаның ластануын болжау үшін маңызды қосымшаларға ие,[1] өрт ауа-райы және жергілікті жерлерде найзағай. Кейбір процестер, мысалы тау толқындары, авиация үшін маңызды болғандықтан PBL тауларында жақсы зерттелген, альпілік PBL мінез-құлқының көпшілігі белгісіз.[2]

Жел жүйелері

[3][4]

Күрделі жердегі PBL жер бедерінің құрылымымен тығыз байланысты әр түрлі масштабта болатын үш жергілікті (синоптикалық емес) жел жүйесімен қалыптасады. PBL биіктігін пайдаланып байқауға болады радиоқабылдағыштар, температура мен ылғалдылық градиенттерін өлшейтін немесе ЛИДАР, аэрозольдердің артқы таралуын өлшейді.[5]

Тау-жазық жел

Тау-жазық жел жүйесі - бұл таулы аймақтан өтетін ауқымды құбылыс.

Күндізгі таулы жазық жел жүйесі

Күндізгі уақытта күн сәулесінің түсуі таудың шыңын жазыққа қарағанда тезірек қыздырады, ал шыңында орташа қысымды аймақ жасайды. Содан кейін жел барлық жағынан тауға қарай соғып, баураймен ағып, шыңында жинақталады. Қайтару ағыны жоғары көтеріліп, жазыққа қайта түседі. Бұған қарама-қарсы түнгі уақытта, жазыққа қарағанда шыңы тезірек салқындаған кезде болады, бұл орташа жоғары қысымды аймақты тудырады, бұл таудың басынан жазыққа қарай келетін желге әкеледі. Бұл идеалдандырылған жағдайды білдіреді, өйткені көптеген асқынулар көлденең ағындардан, мәжбүрлі немесе қысыммен берілетін каналдардан немесе тіпті туындауы мүмкін суық фронттар тау шлагбаумына жақындау.

Алқаптан соққан жел

Күндіз аңғардан, түнде аңғардан төмен жел соғады.

Алқап желдері жаздың ашық күндерінде жақсы дамиды және көлденең қысым градиенттерімен қозғалады. Тәулік ішінде аңғар жазық жерлерге қарағанда жылы болады (өйткені оның құрамында бірдей мөлшерде радиация алатын аз көлемді ауа бар), ол жазықтықтан алқапқа дейінгі ауаны қызықтырып, алқап үстінен төмен қысымды аймақ жасайды. Қарама-қарсы процесс түнгі уақытта болады, мұнда алқап тезірек суытып, ауа жазыққа қарай төмен қарай ағып кетеді.

Көлбеу жел

Күндіз тау бөктерінен, түнде құламадан жоғары желдер.

Көлбеу желдер алқап пен ауа қабаты арасындағы температура градиенті арқылы жасалады. Күндізгі беткейлерде алқап үстіндегі ауа төменгі жаққа қарағанда жылы (кіретін радиацияның тікелей әсерінен), бұл көтерілу ағындарының жоталардың шыңдарында жиналуына әкеледі (және ылғалдылыққа байланысты бұлттың пайда болуына әкелуі мүмкін) әуе парцелінің). Түнде аңғардың үстіндегі ауа көлбеу қозғалысқа апаратын бетке қарағанда тез салқындайды. Бұл дегеніміз, температура инверсиясы түнде пайда болады. Температура алқаптың түбінен жотаның басына дейін жоғарылайды, содан кейін ауа бумасы жер бедерінің әсерінен босатылған кезде ғана төмендей бастайды. Тағы да, бұл идеалды айналым күрделі топографияға байланысты жиі өзгеруі мүмкін. Беткейлердің оқшаулануына әсер етеді көлеңке, аспект және аспанды көру коэффициенті, бұл көрінетін аспанның рельефпен көмкерілмеген бөлігі. Мысалы, шығысқа қараған беткейлер радиацияны батысқа қарағанға қарағанда таңертең ерте алады, бұл PBL уақыт пен кеңістіктің өсуіне әсер етеді. Төменгі желдің өте жақсы мысалы болып табылады Санта-Ана желдер бұл құрғақ және жылы желдер, Үлкен бассейн мен Мохаве шөлінен Оңтүстік Калифорнияға қарай.

Жел жүйелерінің есебінен PBL өсімі

Тәуліктік вариация

Аппалач тауының жел жүйесінің тәуліктік өзгеруі.
Таулы аймақтағы PBL тәуліктік өзгерісі.

Жалпы, күндіз болатын жазықтан тауға, аңғарға және баурайға соққан желдер PBL биіктігін жоғарылатады.[6]PBL шығысқа қарай беткейлерде және жоталардың жанында көтеріле бастайды (алдымен күн қызады және алқапта түнде жиналған салқын ауа қалталар кедергі жасамайды) және түстен кейін кеңістіктегі біртектес болады. ерте кеш. Содан кейін бұлттар тарай бастайды және таулы-жазықтықтағы айналым батып бара жатқан қозғалысқа айнала бастайды.[7] Ауысу беткі қабаттан қалыптасады және уақыт өткен сайын тереңдей түседі, таңертеңгі ауысу сәл өзгеше және бұл PBL өсуінің және түнгі температура инверсиясының батуының нәтижесі болып табылады. шектеулі қалдық қабаты, өйткені синоптикалық жел жүйесінің адвекциясы басым.

Тауды шығару

Төменгі желден PBL-дің күндізгі жоғарылауы деп аталады тау желдету. Кейде бұл құбылыс PBL ауасының босқа тік алмасуын тудыруы мүмкін тропосфера.[8]Күндізгі жағдайға ұқсас, жазда таудың шыңы қоршаған ортаға қарағанда жылы болып, төмен қысымды аймақ жасайды. Содан кейін жазықтықтан таудың басына жел соғады, бұл PBL ластағыштарын еркін атмосфераға тасымалдаудың тиімді көтергіш механизмі.

Жер үсті әсерінің әсері

Жел жүйелерінен басқа, жер жамылғысының өзгеруі PBL өсуінде де маңызды рөл атқарады: жалаң немесе тасты топырақтар - бұл биіктікте кездесетін жер жамылғысының жалғыз түрі емес, қардың және / немесе мұздың және / немесе өсімдіктердің күрделі тіркесімі жиі байқалады. Мұндай беттерде радиациялық энергия бюджеті уақытша және кеңістіктік тұрғыдан өзгермелі, сонымен қатар PBL өсуі өзгереді.

Қар

Қар сублимацияланып, беткейден жоғары суық қабат жасайды, бұл желдің құламалы бағытта соғуына әкеледі.

Желдің әсерінен жаңа қар беткі қабатта қалмай, жер бетінің алғашқы метрлеріне соғылады. Бұл үрлейтін қар әдетте оқшаулаудың әсерінен сублиматталады және айтарлықтай метеорологиялық әсер етеді. Үрлемелі қардың сублимациясы энергетикалық бюджеттің өзгеруіне әкеледі және температураның жалпы температурасы 0,5 ° C төмендеп, су буының жоғарылауымен бірге байқалады.[9] Бұл қардың үстінде тұрақты суық және ылғалды ауа қабатын қалыптастырады, тіпті қоршаған ауа температурасы мұздату температурасынан жоғары болса да, бұл суық қабат құламалы желді тудырады, бұл PBL өсуіне кедергі келтіреді, бұл жер бетіндегі желдер де сноубакты жылжытады, бұл бетінің кедір-бұдырлығының жоғарылауына, демек желдің ығысуының артуына әкеледіМәжбүрлі конвекция ).

Өсімдік жамылғысы

Шатырдың жоғарғы жағы кіретін күн радиациясының едәуір бөлігін көрсетеді, ол жоғарыдағы ауа қабатын қыздырады.

Шөптер немесе бұталар сияқты төмен өсімдік жамылғысы, әдетте, қыс мезгілінде немесе өте жоғары биіктікте қармен жабылады, сондықтан беткі кедір-бұдырдың өзгеруі шектеулі мөлшерде болады. Алайда, тығыз және биік ормандар жердің кедір-бұдырлығына, сондай-ақ энергетикалық бюджетке айтарлықтай әсер етеді. Өсімдіктің шатыры құрған турбуленттілік беткі қабаттағы мәжбүрлі конвекцияны күшейтеді. Шатырдың үстіңгі жағы аңғардың түбіндегі ауаға қарағанда тезірек жылыну үрдісіне ие, бұл өсімдік жамылғысынан бастап желдің көтерілу жағдайларын тудырады.

Қорытындылай келе, қардың болуы PBL-нің өсуіне кедергі келтіретін, ал орманның болуы PBL-нің өсуіне ықпал ететін көлбеу желді тудырады.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Хенн, С .; Доммен, Дж .; Нейнигер, Б .; Рейман, С .; Стахелин, Дж .; Превот, А. (2005). «Төменгі еркін тропосфераның озон химиясына және Еуропаның ластану экспорты Альпідегі тау желдетуінің әсері». Геофизикалық зерттеулер журналы. 110 (D22): D22307. Бибкод:2005JGRD..11022307H. дои:10.1029 / 2005jd005936.
  2. ^ Швейцариялық Альпідегі ғаламшарлық шекара қабатын қашықтықтан зондтау және жағдайды өлшеу әдісімен зерттеу
  3. ^ «MetEd» Ресурстың сипаттамасы: күрделі жердегі PBL - 1 бөлім ».
  4. ^ «MetEd» Ресурстың сипаттамасы: күрделі жердегі PBL - 2 бөлім ».
  5. ^ Хеннемут Б .; Ламмерт, А. (2006). «Атмосфералық шекара қабатының биіктігін радиозонд және лидар артқы тербелістерінен анықтау». Шекаралық деңгейдегі метеорология. 120 (1): 181–200. Бибкод:2006BoLMe.120..181H. дои:10.1007 / s10546-005-9035-3.
  6. ^ Кеттерер, Кристин; Зигер, Пол; Буковецки, Николас; Коллауд Коен, Мартин; Майер, Олаф; Руффи, Доминик; Вайнгартнер, Эрнест (2013). «Швейцариялық Альпідегі ғаламшарлық шекара қабатын қашықтықтан зондтау және жағдайды өлшеу көмегімен зерттеу». Шекаралық деңгейдегі метеорология. 151 (2): 317–334. Бибкод:2014BoLMe.151..317K. дои:10.1007 / s10546-013-9897-8.
  7. ^ Коссман, М .; Вёгтлин, Р .; Корсмайер, У .; Фогель, Б .; Фидлер, Ф .; Биндер, Х .; Калтхоф, Н .; Бейрич, Ф. (1998). «Конвективті шекаралық қабат құрылымының күрделі рельефке қатысты аспектілері». Атмосфералық орта. 32 (7): 1323–1348. Бибкод:1998AtmEn..32.1323K. дои:10.1016 / s1352-2310 (97) 00271-9.
  8. ^ Коссман, М .; Корсмайер, У .; де Веккер, С .; Фидлер, Ф .; Вёгтлин, Р .; Калтхоф, Н .; Гюстен, Х .; Нейнингер, Б. (1999). «Атмосфералық шекара қабаты мен еркін тропосфера арасындағы таулы жерлерді тапсыру процестерін бақылау». Contrib Atmos Phys. 72: 329–350.
  9. ^ Дери, Стивен Дж .; Тейлор, Питер А .; Цзинбин, Сяо (1998). «Сублимацияның, атмосфералық шекара қабатындағы қарды үрлеудің термодинамикалық әсері». Шекаралық деңгейдегі метеорология. 89 (2): 251–283. Бибкод:1998BoLMe..89..251T. дои:10.1023 / A: 1001712111718.