IGF



Praca licencjacka

Hipoteza Taylora i efekt "random sweeping" w stabilnej warstwie granicznej atmosfery. Analiza danych z ekspedycji MOSAiC

Autor:

Promotor:

Instytucja promująca:

Rok:

Aleksandra Kujawska

Marta Wacławczyk

Wydział Fizyki

2025

Niniejsza praca bada hipotezę Taylora oraz zjawisko "random sweeping effects" w stabilnej warstwie granicznej atmosfery, wykorzystując dane eksperymentalne zebrane podczas ekspedycji Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate (MOSAiC) (Nixdorf i in., 2021). Skupia się ona na spektralnym opisie turbulencji. Na podstawie pomiarów czasowych przebiegów prędkości wiatru obliczono widma jednowymiarowe, a także parametr intensywności turbulencji I. W tym celu zastosowano metodę Welch w środowisku Python. Stwierdzono, że otrzymane widma energii spełniają oczekiwaną zależność skalowania potęgowego, z pewnymi wyjątkami, w których obecność pików sugeruje wpływ lokalnych niestacjonarności, fal grawitacyjnych. Ponadto, po zidentyfikowaniu zakresu "inertial range", wykonano dopasowania liniowe, na podstawie analizy których oszacowano parametry szybkości dyssypacji turbulentnej energii kinetycznej ϵ oraz zaobserwowano efekty związane ze skończoną rozdzielczością aparatury. Dla tych efektów zostały zaproponowane teoretyczne wyjaśnienia wsparte wyprowadzeniami. Wpływ efektów aparatury na widma został zamodelowany za pomocą funkcji PAO, której uwzględnienie wykazało poprawę zgodności pomiędzy widmami zmierzonymi i modelowanymi, oferując tym samym podstawy dla lepszej interpretacji zniekształceń spektralnych w danych obserwacyjnych spowodowanych przez efekty aparaturowe. Obliczono również i przedstawiono znormalizowane zależne od liczby falowej widma w celu porównania wyników eksperymentalnych z symulacjami (Schrödera i in. 2024). Uzyskane widma wykazały częściową zgodność, dostarczając umiarkowanego, choć nie jednoznacznego, potwierdzenia ich wyników.


Cofnij