IGF



Praca magisterska

Turbulencja w podzwrotnikowych morskich chmurach kłębiastych – analiza danych lotniczych

Autor:

Promotor:

Instytucja promująca:

Rok:

Bartosz Cybulski

Szymon Malinowski, Stanisław Król

Wydział Fizyki

2025

Niniejsza praca koncentruje się na analizie danych dotyczących prędkości wiatru uzyskanych w pomiarach lotniczych przeprowadzonych w rejonie Barbadosu. Na podstawie tych pomiarów określono podstawowe statystyki turbulencji charakteryzujące kaskadę energii (integralna skala długości, skala Taylora, skala Kolmogorowa, energia kinetyczna turbulencji i współczynnik dyssypacji energii kinetycznej turbulencji). Analiza tych parametrów w atmosferze, ze szczególnym uwzględnieniem chmur, może posłużyć do lepszego modelowania procesów powstawania i ewolucji chmur, które nadal stanowią duże wyzwanie i są istotnym źródłem niepewności w prognozach pogody i klimatu. Statystyki turbulencji wyznaczono na podstawie funkcji autokorelacji oraz funkcji struktury. Przed otrzymaniem głównych wyników przebadano kilka metod wyznaczania zakresu inercyjnego, wykorzystywanego do oszacowania współczynnika dyssypacji energii kinetycznej turbulencji. Opracowany uniwersalny algorytm określania tego zakresu okazał się skuteczny w obliczeniach, przewyższając dwie pozostałe proponowane metody. Zostały również zweryfikowane podstawowe założenia stosowane w opisie turbulencji, mianowicie izotropia i równowaga. Obserwowane nachylenia funkcji struktury często znacznie odbiegały od wartości teoretycznych. Jednakże, na podstawie samej wartości nachylenia, nie było możliwe jednoznaczne stwierdzenie obecności stanu nierównowagi. Odchylenie to mogło wynikać również ze słabej jakości danych lub niedokładności teorii skalowania 2/3. Natomiast analiza skal długości wskazała, że założenie lokalnej izotropii jest spełnione. Analiza statystyk turbulencji przyniosła oczekiwane wyniki w postaci intensywniejszej turbulencji w obrębie chmur, wyrażonej zwiększoną dyssypacją energii kinetycznej turbulencji. Skala Taylora i skala Kolmogorowa wykazywały spadek w obrębie chmur, natomiast integralna skala długości nieznacznie wzrastała. W szczególności dla składowej podłużnej widoczny był wzrost tej skali w obrębie chmur. Integralna skala długości również nie wykazała widocznych zależności od warunków panujących wewnątrz chmury. Natomiast współczynnik dyssypacji energii kinetycznej turbulencji wzrastał wraz z wysokością w chmurze, co odpowiadało zwiększeniu zawartości wody ciekłej.


Cofnij