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Estudo sobre as trocas entre a superfície do planeta e a atmosfera utilizando Large-Eddy Simulation

Resumo

A região que corresponde as primeiras centenas de metros da atmosfera, conhecida como camada-limite atmosférica (CLA), concentra todas as trocas de energia, gases e partículas entre a atmosfera e os elementos que compõem a superfície do planeta. Ela possui um escoamento turbulento cuja representação computacional mais fiel se dá pela técnica Large-Eddy Simulation (LES). Nessa técnica, os processos físicos que ocorrem na CLA são simulados em um domínio tri-dimensional, permitindo não só o estudo detalhado do transporte turbulento, como também a validação de modelos simplificados necessários em outros estudos ambientais e meteorológicos. Um dos problemas do uso dessa técnica, entretanto, está na representação da turbulência próximo à superfície, já que o alto custo computacional da simulação força o primeiro ponto de grade a estar a alguns metros do chão, acima da região onde ocorrem diversas trocas. Nesse projeto é proposto o uso do modelo uni-dimensional One-Dimensional Turbulence (ODT) na representação das trocas de superfície dentro do LES. No ODT o escoamento é simulado ao longo de uma linha, e as trocas turbulentas são representadas por um modelo estocástico. Ao inserir um ODT em cada célula do LES adjacente à superfície, é possível simular trocas verticais instantâneas entre a atmosfera e elementos presentes na superfície. O projeto será dividido em duas etapas, sendo que na primeira fase será dada prioridade ao desenvolvimento e validação do acoplamento ODT-LES. Na segunda fase serão escolhidos problemas de grande relevância para a aplicação do modelo. Exemplos de problemas que poderão ser investigados são as trocas entre plantações e atmosfera, o transporte de areia e poeira em regiões desérticas, e o escoamento em ambientes urbanos e na presença de usinas eólicas. (AU)

Matéria(s) publicada(s) na Agência FAPESP sobre o auxílio:
Simulaciones computacionales ayudan a entender el transporte de partículas suspendidas en la atmósfera  
Simulação computacional ajuda a entender o transporte de partículas suspensas na atmosfera  
Computer simulation helps understanding the transport of suspended particles in the atmosphere 
Matéria(s) publicada(s) em Outras Mídias (11 total):
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Nuestras Ciudades (Argentina): Simulaciones computacionales ayudan a entender el transporte de partículas (28/Jan/2020)
São Carlos Agora: Professora do ICMC coordena projeto que reúne cientistas da computação, médicos, matemáticos e outros pesquisadores (03/Dez/2019)
São Carlos Agora: Pesquisadores da USP São Carlos usam simulações para entender como ocorre o transporte de partículas microscópicas na atmosfera (01/Dez/2019)
Brasil CT&I: Simulação computacional ajuda a entender o transporte de partículas suspensas na atmosfera (29/Nov/2019)
Jornal da Ciência online: Simulação computacional ajuda a entender o transporte de partículas suspensas na atmosfera (28/Nov/2019)
Sala de Imprensa ICMC-USP: Simulação computacional ajuda a entender o transporte de partículas suspensas na atmosfera (28/Nov/2019)
FEBRAPDP - Federação Brasileira de Plantio Direto e Irrigação: Simulação computacional ajuda a entender o transporte de partículas suspensas na atmosfera (28/Nov/2019)
Scienmag Science Magazine (Reino Unido): Computer Simulation Helps Understanding The Transport Of Aerosols (25/Nov/2019)
7thSpace: Computer simulation helps understanding the transport of aerosols (25/Nov/2019)
Technology Alpha: Computer simulation helps understanding the transport of aerosols (25/Nov/2019)
Science News Net: Computer simulation helps understanding the transport of aerosols (25/Nov/2019)

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
PARK, HYUNGWON JOHN; SHERMAN, THOMAS; FREIRE, LIVIA S.; WANG, GUIQUAN; BOLSTER, DIOGO; XIAN, PENG; SOROOSHIAN, ARMIN; REID, JEFFREY S.; RICHTER, DAVID H. Predicting Vertical Concentration Profiles in the Marine Atmospheric Boundary Layer With a Markov Chain Random Walk Model. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES, v. 125, n. 19 OCT 16 2020. Citações Web of Science: 1.
CHAMECKI, MARCELO; FREIRE, LIVIA S.; DIAS, NELSON L.; CHEN, BICHENG; DIAS-JUNIOR, CLEO QUARESMA; TOLEDO MACHADO, LUIZ AUGUSTO; SORGEL, MATTHIAS; TSOKANKUNKU, ANYWHERE; DE ARAUJO, ALESSANDRO C. Effects of Vegetation and Topography on the Boundary Layer Structure above the Amazon Forest. JOURNAL OF THE ATMOSPHERIC SCIENCES, v. 77, n. 8, p. 2941-2957, AUG 2020. Citações Web of Science: 0.

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