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 comocamada-limite atmosférica (CLA), concentra todas as trocas de energia, gases e partículas entrea atmosfera e os elementos que compõem a superfície do planeta. Ela possui um escoamentoturbulento 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 domíniotri-dimensional, permitindo não só o estudo detalhado do transporte turbulento, como tambéma validação de modelos simplificados necessários em outros estudos ambientais e meteorológi-cos. Um dos problemas do uso dessa técnica, entretanto, está na representação da turbulênciapróximo à superfície, já que o alto custo computacional da simulação força o primeiro pontode grade a estar a alguns metros do chão, acima da região onde ocorrem diversas trocas. Nesseprojeto é proposto o uso do modelo uni-dimensional One-Dimensional Turbulence (ODT) narepresentação das trocas de superfície dentro do LES. No ODT o escoamento é simulado aolongo de uma linha, e as trocas turbulentas são representadas por um modelo estocástico. Aoinserir um ODT em cada célula do LES adjacente à superfície, é possível simular trocas verticaisinstantâneas entre a atmosfera e elementos presentes na superfície. O projeto será dividido emduas etapas, sendo que na primeira fase será dada prioridade ao desenvolvimento e validação doacoplamento ODT-LES. Na segunda fase serão escolhidos problemas de grande relevância paraa aplicação do modelo. Exemplos de problemas que poderão ser investigados são as trocas entreplantações e atmosfera, o transporte de areia e poeira em regiões desérticas, e o escoamento emambientes urbanos e na presença de usinas eólicas. (AU)