Ajustes na lei do muro acima de uma floresta amazônica explicados por um link espectral

As florestas têm uma profunda influência no fluxo atmosférico acima delas. Essa influência se manifesta na formação de uma subcamada de rugosidade acima dos dosséis. A subcamada de rugosidade afeta uma infinidade de processos físicos, químicos e biológicos. Compreender com mais profundidade o campo de velocidade do vento acima dos dosséis altos da floresta mais profunda também pode levar a um melhor acordo entre a floresta e a atmosfera em previsões numéricas de tempo e modelos de sistemas terrestres.

Em um novo estudo, Luca Mortarini e seus colegas apresentam uma abordagem diferente para o estudo da subcamada de rugosidade, usando um modelo de orçamento coespectral. A originalidade está em não considerar a analogia da camada de mistura para parametrizar as estatísticas de turbulência. Em vez disso, a equipe os relaciona com as diferentes escalas do espectro de velocidade do vento sem fazer qualquer suposição sobre a propriedade do fluxo. É uma mudança de perspectiva que naturalmente também leva em consideração ocasionais efeitos do terreno. Isso pode ser útil no local do ATTO, onde os cientistas começaram a explorar a influência da orografia na dinâmica da floresta.

Um resultado colateral do estudo é uma nova formulação para a viscosidade turbilhonar. Esta quantidade é essencial e amplamente utilizada para estimar fluxos. Uma melhor quantificação da viscosidade parasita traduz-se em uma estimativa dos fluxos mais precisa.

Nesta pesquisa, apenas condições neutras de estabilidade e estatísticas de velocidade do vento foram consideradas. No entanto, um novo desenvolvimento para temperatura e escalares pode estar em um futuro próximo.

view from the ATTO tall tower over the rainforest below that extends all the way to the horizon. Shadows clearly mark hills and valleys crisscrossing the landscape
A floresta amazônica não é nem um pouco plana. A luz do início da manhã mostra claramente as colinas e os vales que cruzam a paisagem. © Martin Kunz / MPI-BGC

Mortarini et al. publicaram a pesquisa “Adjustments to the law of the wall above an Amazon forest explained by a spectral link” em Acesso Aberto na revista Physics of Fluids.

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Eiky Moraes, Cléo Dias-Júnior e seus colegas queriam descobrir se a topografia local no ATTO influenciava os movimentos atmosféricos. Em particular, eles estavam interessados no efeito que a topografia tem sobre a formação de ondas gravitacionais. A comparação de duas simulações, uma com e outra sem topografia, revelou algumas diferenças importantes na dinâmica e na química da atmosfera.

Somente quando o ar dentro do dossel da floresta se mistura com o ar acima é que pode haver troca. O movimento físico do ar, sua turbulência, determina o grau de mistura dessas duas camadas de ar, a que está dentro do dossel da floresta e a que está acima. Daniela Cava, Luca Mortarini, Cleo Quaresma e seus colegas se propuseram a abordar algumas dessas questões com dois novos estudos que realizaram no ATTO. Eles queriam definir os diferentes regimes de turbulência ou estabilidade atmosférica (Parte 1) e descrever as escalas espaciais e temporais das estruturas turbulentas (Parte 2).