Friction velocity estimation using a 2D sonic anemometer in coastal zones



Título del documento: Friction velocity estimation using a 2D sonic anemometer in coastal zones
Revista: Atmósfera
Base de datos: PERIÓDICA
Número de sistema: 000452866
ISSN: 0187-6236
Autores: 1
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Instituciones: 1Universidad Nacional Autónoma de México, Instituto de Ingeniería, Sisal, Yucatán. México
2Instituto Tecnológico de Sonora, Departamento de Ciencias del Agua y Medioambiente, Ciudad Obregón, Sonora. México
3Universidad Nacional Autónoma de México, Laboratorio Nacional de Resiliencia Costera, Sisal, Yucatán. México
4University of Texas at El Paso, Department of Earth, Environmental and Resource Sciences, El Paso, Texas. Estados Unidos de América
Año:
Periodo: Oct
Volumen: 35
Número: 4
Paginación: 673-685
País: México
Idioma: Inglés
Tipo de documento: Artículo
Enfoque: Analítico, descriptivo
Resumen en español La velocidad de fricción (u * ) es un parámetro importante usado en el estudio de flujos geofísicos y de ingeniería. El uso cada vez más frecuente de anemómetros sónicos 2D en estaciones meteorológicas modernas hace que la estimación de u * a partir de las componentes horizontales de la velocidad sea una posibilidad muy deseable. La presencia de diferentes regímenes de viento (como brisas marinas en zonas costeras) hace que los parámetros turbulentos dependan de la dirección de viento y de la estabilidad atmosférica. Esto hace la estimación de u * a partir de mediciones 2D muy difícil de obtener. En este trabajo se propone una expresión simple (para u * ) y se valida usando datos provenientes de seis experimentos de campo independientes localizados en zonas costeras. Los resultados muestran que es posible estimar la velocidad de fricción a partir de mediciones 2D (componentes de la velocidad horizontal) usando la intensidad de turbulencia como un proxy de u * , reduciendo sustancialmente la sensibilidad del estimado a la dirección de viento y estabilidad atmosférica, con bajo error medio cuadrático (0.06 < RMSE < 0.097) y alto coeficiente de correlación (0.77 < r2 < 0.95)
Resumen en inglés Friction velocity (u * ) is an important velocity scale used in the study of engineering and geophysical flows. The widespread use of 2D sonic anemometers in modern meteorological stations makes the estimation of u * from just the horizontal components of the velocity a very attractive possibility. The presence of different wind regimes (such as sea breezes in or near coastal zones) causes the turbulent parameters to be dependent on the wind direction. Additionally, u * depends on atmospheric stability, whch makes the estimation of u * from 2D measurements very difficult. A simple expression is proposed, and then tested with data from six independent experiments located in coastal zones. The results show that it is possible to estimate friction velocity from 2D measurements using the turbulence intensity as a proxy for u * , reducing substantially the sensitivity to the wind direction or atmospheric stability, with small root mean squared errors (0.06 < RMSE < 0.097) and high correlation coefficients (0.77 < r2 < 0.95)
Disciplinas: Geociencias
Palabras clave: Oceanografía,
Velocidad de fricción,
Covarianza de Eddy,
Teoría de la similitud de Monin-Obukhov,
Anemometría sónica,
Zonas costeras
Keyword: Oceanography,
Friction velocity,
Eddy Covariance,
Monin-Obukhov Similarity Theory,
Sonic anemometry,
Coastal zones
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