On the phenomenology underlying Taylor's hypothesis in atmospheric turbulence



Título del documento: On the phenomenology underlying Taylor's hypothesis in atmospheric turbulence
Revista: Revista mexicana de física
Base de datos: PERIÓDICA
Número de sistema: 000339531
ISSN: 0035-001X
Autors: 1
2
3
Institucions: 1Instituto Politécnico Nacional, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, México, Distrito Federal. México
2Instituto Politécnico Nacional, Escuela Superior de Física y Matemáticas, México, Distrito Federal. México
3Pennsylvania State University, Department of Meteorology, University Park, Pensilvania. Estados Unidos de América
Any:
Període: Feb
Volum: 57
Número: 1
Paginació: 60-64
País: México
Idioma: Inglés
Tipo de documento: Artículo
Enfoque: Experimental
Resumen en español La hipótesis de G.I. Taylor con respecto a la transposición de estadísticas del dominio espacial al dominio temporal (y viceversa) en turbulencia, se explica generalmente en términos de las estructuras turbulentas más pequeñas siendo arrastradas por una velocidad de transporte a escalas grandes, mientras que las fluctuaciones de velocidad intrínsicamente temporales sean más lentas que sus contrapartes inerciales y las fluctuaciones turbulentas de velocidad sean despreciables en comparación con la velocidad de transporte. Esta explicación, comunmente conocida como "turbulencia congelada", es sin duda correcta en el caso de aquellos experimentos de laboratorio donde se cumplen las condiciones enunciadas, así como en ciertos casos que ocurren en la naturaleza. Sin embargo, las funciones estructurales de las variaciones temporales de velocidad en la capa límite atmosfírica durante períodos con velocidades de transporte más altas (mañanas tropicales), se muestran muy parecidas a las calculadas para períodos de baja intensidad de viento (noches), suscitando así la cuestión si realmente la similaridad espacio–temporal de los momentos estadísticos de las fluctuaciones turbulentas de velocidad se debe a una advección, o bien podría existir otra fenomenología subyacente que llevara al mismo resultado estadístico, pero que pudiese explicar también el mismo comportamiento durante los períodos de baja advección. Basados en la multifractalidad observada en las funciones estructurales, proponemos una explicación alternativa, involucrando un campo multifractal espacio–temporal
Resumen en inglés G.I. Taylor's hypothesis of transposition of turbulent statistics from the spatial to the temporal domain (and vice–versa) is usually explained in terms of smaller features being advected by a large–scale transport velocity, while intrinsic temporal velocity fluctuations are slower than the corresponding inertial terms, and turbulent velocity fluctuations remain small in comparison with the transport velocity. This formulation, widely known as "frozen turbulence", is undoubtedly correct in laboratory experiments where the stated conditions are being fulfilled, and perhaps in many natural settings. However, temporal structure functions of measured velocities in the atmospheric boundary layer during periods of higher transport velocities (tropical day time), when compared with periods of low activity (night time), show a very similar behavior, hereby raising the question whether the space–time similarity of turbulent fluctuations in terms of statistical moments is really due only to transport–like advection, or there might exist a different underlying phenomenology leading to the same result, and accounting for the behavior during low–advection periods. Based on the multifractality observed in the structure functions, the alternative explanation of a 4–D space–time multifractal field is suggested
Disciplines Geociencias,
Física y astronomía
Paraules clau: Ciencias de la atmósfera,
Termodinámica y física estadística,
Capa límite,
Campo multifractal,
Hipótesis de Taylor,
Turbulencia
Keyword: Earth sciences,
Physics and astronomy,
Atmospheric sciences,
Thermodynamics and statistical physics,
Boundary layer processes,
Multifractal field,
Taylor's hypothesis,
Turbulence
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