خصائص الطبقـة المتاخمــة لسـطح مدينــة بغـــداد وتحديـد طـول الخلط == Characteristic of the Boundary layer above the Surface of Baghdad City and Measuring the Mixing Length
Author name:
حسين علي حاتم الشمري
Supervisor name:
بدور ياسين حمود العامري
General topic:
Meteorology
Specific topic:
Atmospheric Sciences
Degree:
Master
University:
Mustansiriyah University - College Of Science - Department Of Atmospheric Sciences
Language:
Arabic
University location:
Baghdad
First pages:
32T68 - p.pdf
Abstract:
ان الهدف من هذا البحث هو دراسة خصائص الطبقة المتاخمة لسطح مدينة بغداد وكذلك ايجاد طول الخلط خلال الليل والنهار باستخدام قياسات الراديوسوند لسرعة الرياح ودرجات الحرارة لارتفاعات تزيد على 4000 متر.لقد بينت النتائج ان مخططات سرع الرياح تزداد مع الارتفاع ضمن طبقة تتراوح ما بين m400 الى m 600 في النهار والليل على التوالي وبعدها تثبت قيم السرعة مع الارتفاع ثم يتبعهزايادة كبيرة في السرعة عند ارتفاعات عالية تصل الى m 3000 او اكثر مما يعكس ان قيم du /dz او ما تسمى برياح القص تكون اكبر بالقرب من سطح الارض ثم تتناقص لتصبح صفر ثم تاخذ بالزيادة مرة اخرى مع الارتفاع .اما قيمها ما بين الليل والنهار ، فتكون في الليل اكبر من النهار حيث تتراوح ما بين (m/sec 1 - 2.5 لكل100m) على التوالي في الطبقة السطحية .ان قيمة du /dz قد تصل الى m/sec 5 لكل m 100 عند حدوث ظاهرة التيار النفاث الواطئ (LLJ) حيث يؤدي الى قيم قصوى للسرعة تساوي m/sec 20 وقد تحدث على ارتفاعات ضمن الطبقة السطحية .اما مخططات التغيرات العمودية لدرجة الحرارة تبين انخفاض لدرجات الحرارة مع الارتفاع نهارا في حين ان معدل الانخفاض يكون اكبر في الطبقة السطحية التي لا يتجاوز معدل ارتفاعها m 250 ثم تتناقص القيم مع الارتفاع لتقترب من المعدل الاديباتيكي الجاف .ويصل معدل انخفاض درجة الحرارة خلال فصل الصيف ما بين 2c˚ الى 2.5c˚ لكل m100 اما خلال اشهر الشتاء فيكون المعدل 1c˚ الى 1.5c˚ لكل m100 .اما خلال الليل فيحدث ما يسمى بالانقلاب الحراري ضمن الطبقة السطحية . ثم يصبح lapse في الطبقات التي تليها حيث تنخفض بمعدل يقترب من المعدل الاديباتيكي .ان شدة الانقلاب الحراري ( θ Δ ) تزداد خلال اشهر الصيف والخريف ليصل9c˚ - 8.5c˚) ( كفرق ما بين درجة حرارة السطح ودرجة حرارة اعلى الطبقة السطحية . وكذلك تم ايجاد طول الخلط في الليل (h) وطول الخلط في النهار (Zi) عمليا عن طريق مخططات درجات الحرارة ونظريا بتطبيق معادلات رياضية باستخدام برنامج الماثلاب . حيث الطريقة العملية كانت بطريقتين الاولى هي تحديد ارتفاع طول الخلط ليلا من خلال ملاحظة وتحديد موقع الانقلاب الحراري السطحي والثاني تحديد ارتفاع طول الخلط نهارا (Zi) من خلال تحديد موقع الانقلاب الحراري العلوي وقد تم دراسة (Zi) عمليا ايضا من خلال دمج مخططات درجات الحرارة في الليل والنهار في شكل واحد حيث يلاحظ حدوث تطابق مابين المخططات يختلف ارتفاعها بين الصيف والشتاء حيث كانت تمثل هذه التطابقات ارتفاعات طول الخلط (Zi) في النهار.اما الطريقـة النظريـة فكانـت باسـتخدام معادلات Zi وh لـ(1972 Zilitinkevich) من خلال برنامج الماثلاب حيث كان هنالك توافق ما بين الطريقتين العملية والنظرية حيث اتضح بان عمق الخلط الليلي (h) يزداد خلال الخريف عكس ما يحدث لطول الخلط في النهار يزداد خلال اشهر فصل الصيف بالمقارنة مع اشهر فصل الشتاء .اما قياسات طول الخشونة Z0 للمنطقة فقد تم حسابها عن طريق رسم منحنيات السرعة حسب المعادلة اللوغاريتمية حيث نقطة تقاطع امتداد المنحني مع المحور الصادي تمثل lnzo في حين السرعة الاحتكاكية يتم حسابها من ميل المنحني | The aim of this research to study the characteristics of the boundary layer above the surface of Baghdad city and to estimate the mixing height by using radiosond data of wind speed and temperature for the upper atmosphere at 00.00 GMT and 12.00 GMT for heights more than 4000m and for four years . Wind speed profiles showed that the wind speed increased within the surface layer up to heights of 400m - 600m during day and night respectively .Then kept constant with height followed by sharp increase up to heights of 3000m or more. Accordingly (du/dz ) or (dt/dz) values showed an increase With in the surface layer ,then decreased gradually reaching Zero followed by an increasing again through the upper layer. ( du/dz) values for night in the rang of (1 - 2.5m/sec ) per 100 while for the day in the range of (0.5 - 1m/sec ) per 100m . Occurring of low level jet stream at nights gave maximum value for the wind speed , reaching 20m/sec or more within the surface layer. Diurnal vertical temperature profile showed decrease of temperature with height (laps rate ) . The rate of decreasing near the surface is greater than the adiabatic laps rate and gradually decrease with height reaching the dry adiabatic laps rate ( - 0.98 c˚ per 100m) . The decreasing of temperature (dt/dz) during summer months were (2 c˚ - 2.5 c˚ ) per 100m while decrease of (1 c˚ - 1.5 c˚) per 100m were observed during winter months . For nights the laps rate change to be Inversion within the surface layer only whereas the temperature decreased with height reaching the dry adiabatic laps rate for the above layers . Inversion strength of value (8.5 c˚ - 9 c˚) as difference between the temperature at the top of the surface layer and the temperature of ground surface was observed during September and value of 2.5 c˚ during March Estimating the mixing height at night (h) and during the day Zi were carried out experimentally through the temperature profile and theoretically using Zilitinkevich 1972 formula .Through the Mat lab programs showed a good agreement between observed and the estimated value. Accordingly the mixing depth (h) increased during winter months reaching value of (364 m) on January, whereas Zi reaching its maxing value during Summer time with height of (2297 m) on July .The roughness length Zo was calculated from the vertical profile of mean wind in which the vertical axis have logarithmic scale. the mean wind data increased almost logarithmically above height of 90m . However by plotting the straight line at lower level below 90m and extrapolating to the vertical axis where ū=zero, the roughness length Zo was estimated. The values of Zo were in the range of (3 - 18cm) for the area under study .
