Nubes de capa límite atmosférica : estudio numérico y experimental

Abstract

En este trabajo se estudian mediante la modelización numérica de alta resolución (LES) los casos prototípicos de nubosidad en la capa límite atmosférica: un caso de una capa simple de estratocúmulos estacionarios, una capa límite con cúmulos someros de baja cobertura, y un caso intermedio entre ambos. Las simulaciones de estos tres casos estacionarios muestran resultados realistas tanto de la estructura termodinámica media, como de los diferentes aspectos de turbulencia, balances de energía cinética turbulenta, y también las estructuras tridimensionales. Estos resultados son comparables a los obtenidos otros modelos de alta resolución, así como con las observaciones disponibles sobre las que se basan estos casos simplificados de nubosidad. En la segunda parte del trabajo se emplean los resultados obtenidos por esas simulaciones tridimensionales para estudiar su parametrización sobre un modelo unidimensional de columna cuyo esquema de turbulencia vertical coincide con el del LES empleado en la primera parte del trabajo. Estas parametrizaciones son fundamentales para los modelos de menor resolución, como los modelos de área limitada o de circulación general. Para ello se emplea una formulación unificada de la longitud de mezcla que cierra las ecuaciones de la turbulencia del esquema numérico empleado, basada en las magnitudes físicas que el propio modelo obtiene, calculándose dinámicamente en función de ellos, con especial énfasis en el papel de la nubosidad. Los resultados obtenidos consiguen reproducir las principales características de los perfiles medios de temperatura, humedad y agua. Los flujos turbulentos son también aceptablemente reproducidos, cuando se comparan con los resultados LES anteriores. Especialmente interesantes son los resultados en la simulación de cúmulos someros de baja cobertura nubosa, pues se trata de un caso de difícil reproducción numérica mediante un esquema de turbulencia, por la asimetría de las circulaciones turbulentas y por el complejo campo de nubosidad que presenta.