Wybrane charakterystyki turbulencji na obszarach miejskich, rolniczych i naturalnych

• Authors: Fortuniak Krzysztof , Pawlak Włodzimierz , Siedlecki Mariusz

Title variants

EN

Selected turbulence characteristics in urban, rural and natural areas

• Languages of publication: PL

Abstracts

PL

W opracowaniu przedstawiono podstawowe wielkości charakteryzujące turbulencyjny ruch powietrza nad różnymi typami podłoża. Warunki miejskie reprezentowała stacja pomiarowa położona przy ul. Lipowej 81 w Łodzi, tereny rolnicze – stacja w Annosławiu, a tereny naturalne – stacja zlokalizowana na bagnach Biebrzańskiego Parku Narodowego, w okolicy wsi Kopytkowo. Bazę doświadczalną opracowania stanowiły wieloletnie, szybkozmienne (10 Hz) pomiary parametrów meteorologicznych wykonywane metodą kowariancji wirów. Analizie poddano zmienność roczną i dobową energii kinetycznej ruchu turbulencyjnego oraz parametrów reprezentujących termiczne i dynamiczne cechy turbulencji: parametru stabilności, długości Obuchowa, prędkości tarciowej oraz zintegrowanego współczynnika oporu. Wykazano wyraźną odmienność terenów zurbanizowanych przejawiającą się większą częstością chwiejnej równowagi atmosfery oraz bardziej intensywną turbulencją o charakterze dynamicznym. Fakt ten należy tłumaczyć istnieniem powierzchniowej miejskiej wyspy ciepła oraz zwiększoną szorstkością terenów zurbanizowanych.

EN

The paper presents basic characteristics of the atmospheric turbulence over various types of surface cover. Three measurement stations, the data from which is used in the paper, represent three surface types. Urban areas are represented by the measurement site located in the city of Łódź, in Lipowa 81 str. The agricultural site is located in Annosław village, and the third site is situated close to the village Kopytkowo in the wetlands of the Biebrza National Park. The work is based on multi-annual fast response (10 Hz) eddy-covariance measurements of meteorological parameters. The annual and diurnal variability of parameters such as turbulent kinetic energy, the stability parameter, the Obukhov length, bulk transfer coeffi - cient for momentum and friction velocity were analyzed. The results show a clear distinction of urban areas which manifests in increased air instability and more intensive mechanical turbulence. This fact could be attributed to surface urban heat island and increased roughness of urban areas.

Keywords

PL

energia kinetyczna ruchu turbulencyjnego; parametr stabilności; długość Obuchowa; prędkość tarciowa; metoda kowariancji wirów

EN

turbulent kinetic energy; stability parameter; Obukhov length; friction velocity; eddy-covariance method

• Publisher: Łódzkie Towarzystwo Naukowe, Stowarzyszenie
• Journal: Acta Geographica Lodziensia
• Year: 2016
• Volume: 104
• Pages: 101-112

Dates

published

2016

Contributors

author

Fortuniak Krzysztof

• Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, Katedra Meteorologii i Klimatologii

author

Pawlak Włodzimierz

• Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, Katedra Meteorologii i Klimatologii

author

Siedlecki Mariusz

• Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, Katedra Meteorologii i Klimatologii

References

• Aubinet Marc, Achim Grelle, Andreas Ibrom, Üllar Rannik, John Moncrieff, Thomas Foken, Andy S. Kowalski, Philippe H. Martin, Paul Berbigier, Christian Bernhofer, Robert Clement, Jan A. Elbers, André Granier, Thomas Grünwald, Kai Morgenstern, Kim Pilegaard, Corinna Rebmann, Wim Snijders, Riccardo Valen-tini, Timo Vesala. 2000. „Estimates of the annual net carbon and water exchange of forests: The EUROFLUX methodology”. Advances in Ecological Research 30: 113-175.
• Aubinet Marc, Timo Vesala, Dario Papale. 2012. Eddy Covariance. A Practical Guide to Measurement and Data Analysis. Dordrecht-Heidelberg-London-New York: Springer.
• Burba George. 2013. Eddy Covariance Method for Scientific, Industrial, Agricultural and Regulatory Applications: A Field Book on Measuring Ecosystem Gas Exchange and Areal Emission Rates. Lincoln, Nebraska: LI-COR Biosciences.
• Dutaur Laure, Stanislaw Cieslik, Arnaud Carrara, Alain Lopez. 1999. „The detection of nonstationarity in the determination of deposition fluxes”. Transactions on Ecology and the Environment 28: 171-176.
• Foken Thomas, Bodo Wichura. 1996. „Tools for quality assessment of surface-based flux measurements”. Agri¬cultural and Forest Meteorology 78 (1-2): 83-105.
• Fortuniak Krzysztof, Kazimierz Kłysik, Joanna Wibig. 2006. „Urban-rural contrasts of meteorological parame-ters in Łódź”. Theoretical and Applied Climatology 84 (1): 91-101.
• Fortuniak Krzysztof, Włodzimierz Pawlak. 2015. „Selected spectral characteristics of turbulence over an urbanized area in the centre of Łódź, Poland”. Boundary-Layer Meteorology 154 (1): 137-156.
• Fortuniak Krzysztof, Włodzimierz Pawlak, Mariusz Siedlecki. 2013. „Integral turbulence statistics over a central European city centre”. Boundary-Layer Meteorology 146 (2): 257-276.
• Fortuniak Krzysztof, Włodzimierz Pawlak, Leszek Bednorz, Mateusz Grygoruk, Jacek Forysiak, Maciej Ziułkiewicz, Anna Fortuniak, Daniel Okupny. 2016. Stanowisko pomiarów turbulencyjnych strumieni gazów cieplarnianych w Kopytkowie (Biebrzański Park Narodowy). W: Krzysztof Fortuniak (red.) Wybrane problemy pomiarów wymiany gazowej pomiędzy powierzchnią Ziemi a atmosferą na terenach ba¬giennych. Doświadczenia trzyletnich pomiarów w Biebrzańskim Parku Narodowym, 19-31. Łódź: Katedra Meteorologii i Klimatologii WNG UŁ.
• Garratt John R. 1994. The atmospheric boundary layer. New York: Cambridge Univ. Press.
• Grimmond Christine Susan B., Timothy R. Oke. 1999. „Aerodynamic properties of urban areas derived from analysis of surface form”. Journal of Applied Meteorology 38: 1262-1292.
• Gryning Sven-Erik, Ekaterina Batchvarova, Burghard Brümmer, Hans Jørgensen, Søren Larsen. 2007. „On the extension of the wind profile over homogeneous terrain beyond the surface layer”. Boundary-Layer Me-teorology 124 (2): 251-268.
• Kaimal J. Chandran, John J. Finnigan. 1994. Atmospheric boundary flows: their structure and measurement. New York, Oxford: Oxford University Press.
• Lee Xuhui, William Massman, Beverly Law (red.). 2005. Handbook of Micrometeorology – A Guide for Surface Flux Measurement and Analysis. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers.
• Mahrt Larry. 1998. „Flux Sampling Errors for Aircraft and Towers”. Journal of Atmospheric and Oceanic Tech-nology 15 (2): 416-429.
• Nemitz Eiko, Kenneth J. Hargreaves, Alan G. McDonald, James R. Dorsey, David Fowler. 2002. „Micrometeor-ological measurements of the urban heat budget and CO2 emissions on a city scale”. Environmental Sci-ence and Technology 36 (14): 3139-3146.
• Offerle Brian, Christine Susan B. Grimmond, Krzysztof Fortuniak. 2005. „Heat storage and anthropogenic heat flux in relation to the energy balance of a central European city centre”. International Journal of Clima-tology 25 (10): 1405-1419.
• Offerle Brian, Christine Susan B. Grimmond, Krzysztof Fortuniak, Kazimierz Kłysik, Timothy R. Oke. 2006a. „Temporal variations in heat fluxes over a central European city centre”. Theoretical and Applied Cli-matology 84 (1): 103-115.
• Offerle Brian, Christine Susan B. Grimmond, Krzysztof Fortuniak, Włodzimierz Pawlak. 2006b. „Intra-urban differences of surface energy fluxes in a central European city”. Journal of Applied Meteorology and Climatology 45: 125-136.
• Pawlak Włodzimierz, Krzysztof Fortuniak, Mariusz Siedlecki. 2011. „Carbon dioxide flux in the centre of Łódź, Poland – analysis of a 2-year eddy covariance measurement data set”. International Journal of Climatology 31 (2): 232-243.
• Siedlecki Mariusz, Włodzimierz Pawlak, Krzysztof Fortuniak, Mariusz Zieliński. 2015. „Wstępne wyniki oceny zmienności parowania terenowego nad polem uprawnym z wykorzystaniem metody kowariancyjnej, metody Penmana-Monteitha i pomiarów ewaporometrycznych”. Przegląd Geofizyczny LX (3–4): 187-204.
• Sorbjan Zbigniew. 1989. Structure of the atmospheric boundary layer. Englewood Cliffs: Prentice Hall.
• Stull Rolland B. 1988. An introduction to boundary layer meteorology. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers.
• Webb Eric K., Graeme I. Pearman, Ray Leuning. 1980. „Correction of flux measurements for density effects due to heat and water vapor transfer”. Quarterly Journal of The Royal Meteorological Society 106 (447): 85-100.

Identifiers

ISSN

0065-1249