Abstract

Authors

IWATA Hiroki, ASANUMA Jun, OHTANI Yoshikazu, MIZOGUCHI Yasuko, YASUDA Yukio
岩田拓記・浅沼順・大谷義一・溝口康子・安田幸生

Year

2009

Title

Vertical Length Scale of Transporting Eddies for sensible Heat in the Unstable Roughness Sublayer Over a Forest Canopy
森林キャノピー粗炭層における顕然輸送渦の鉛直長さスケール

Journal

Journal of Agricultural Meteorology
農業気象

Volume

65(1)

Page

1-9

DOI


Keywords

forest-atmosphere interaction, integral scale, organized turbulence, shear length scale, surface renewal analysis
サーフェスリニューアル解析,シア長さスケール,積分スケール,乱流,大気−森林相互作用

URL

http://www.jstage.jst.go.jp/article/agrmet/65/1/1/_pdf/-char/ja/

Abstract

This study investigated vertical length scales calculated from a multi-level turbulence measurement in the unstable roughness sublayer over a flat pine forest. It was observed that the vertical integral scale exhibited a increasing tendency with the thermal instability, whereas the shear length scale of Raupach et al. (1996, Boundary-Layer Meteorol., 78, 351-382) was relatively stability-insensitive. These length scales were used as a height of the transporting eddies in the surface renewal method to examine the relevance of the length scales to the turbulent transfer. Comparisons with the eddy covariance measurement showed that the differences in the performances of the surface renewal method with the different length scales are most noticeable under the unstable conditions; the use of the vertical integral scale leads to better accuracy in flux computation. The results indicated the validity of the vertical integral scale as a direct measure of the eddy scale in the surface renewal context. It was also suggested that the shear length scale may have a limitation in describing the vertical scale of the eddies in the unstable roughness sublayer when the buoyancy has a considerable effect on turbulence production.
サーフェスリニューアル法を顕然輸送モデルとして用いて,日中の平坦なマツ林上における複数高度での乱流観測から算出した鉛直長さスケールと乱流輸送の関連性を調べた。鉛直方向の積分長さスケールは大気不安定が強くなるに従い大きくなる傾向を示したが,Raupach et al.(1996, Boundary-Layer Meteorol., 78, 351-382)のシア長さスケールは大気安定度に比較的依存しなかった。これらの長さスケールを輸送渦の高さとして用い,サーフェスリニューアル法によって顕然フラックスを算出した。渦相関法で算出したフラックスと比較した結果,異なる長さスケールを用いたサーフェスリニューアル法のパフォーマンスは不安定条件下で大きく異なり,積分スケールを用いた場合のフラックスの精度が最も良かった。これらの相違は長さスケールの安定度依存に関係していると考えられる。この結果は,渦のスケールを直接測定した積分スールをサーフェスリニューアル法において用いることが妥当であることを示している。また,乱流生成において浮力の影響が大きいときには,シア長さスケールは粗度層の渦スケールを表すのに制限がある可能性が示唆された。

Site

FJY

Remarks