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A numerical experiment with wind variations in the planetary boundary layer (1958)

Staley, D. O. ; Horn, L. H.

Springer

Meteorology and atmospheric physics 10 (1958), S. 328-338

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ISSN: 1436-5065

Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000

Topics: Geography , Physics

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Die auf die planetare Grenzschicht angewandten Bewegungsgleichungen werden für spezielle Verteilungen des Austauschkoeffizienten numerisch integriert. Beschleunigungen werden beibehalten, vertikale, und, in geringerem Maße, zeitliche Variationen des Austauschkoeffizienten angenommen. Die resultierenden Trägheitsschwingungen sind zwar im allgemeinen sehr beschränkt, zeigen jedoch gute Übereinstimmung mit den Beobachtungen. In einzelnen Fällen kann eine Drehung des Windvektors nicht nur im Uhrzeigersinn, sondern auch im Gegenuhrzeigersinn auftreten. Einige Lösungen stimmen gut, andere nicht mit den analytischen Lösungen für einen unbegrenzten Austauschkoeffizienten überein.

Abstract: Résumé Les équations du mouvement appliquées à la couche limite planétaire sont intégrées pour des distributions particulières du coefficient d'échange turbulent. On tient compte des accélérations et on admet des variations verticales et, en moindre mesure, temporelles du coefficient d'échange. Les oscillations d'inertie qui en résultent sont, il est vrai, très limitées mais s'accordent bien avec les observations. Dans certains cas une rotation de la résultante du vecteur vent peut apparaître, non seulement dans le sens des aiguilles d'une montre, mais aussi en sens contraire. Quelques solutions concordent avec celles que l'on obtient en admettant un coefficient d'échange illimité, d'autres pas.

Notes: Summary The equations of motion applied to the planetary boundary layer are numerically integrated for certain special eddy viscosity distributions. Accelerations are retained, eddy viscosity varied with height and, to a lesser extent, with time. The resulting inertial oscillations, although very limited in generality, show agreement with observations. Not only clockwise but also counterclockwise rotation of the end point of the wind vector can occur in some cases. Some solutions agree and others disagree with the analytical solutions for unbounded eddy viscosity.

Type of Medium: Electronic Resource

URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF02247147

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Paper (German National Licenses)

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Some comments on physical processes at and near the tropopause (1957)

Staley, D. O.

Springer

Meteorology and atmospheric physics 10 (1957), S. 1-19

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ISSN: 1436-5065

Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000

Topics: Geography , Physics

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Die grundlegenden physikalischen Prozesse an und in der Nähe der Tropopause werden bestimmt; diese Prozesse sind Strahlung, Konvektion und Turbulenz, Advektion und Vertikalakonvergenz. Berechnungen von momentanen Temperaturänderungen durch langwellige Strahlung für beobachtete und vorgegebene Feuchtigkeitsverteilungen lassen erkennen, daß die Strahlung gewöhnlich das Temperaturprofil auszugleichen sucht. Beobachtungen und das Kontinuitätsprinzip zeigen, daß Konvektion selten und für die Bildung der Tropopause unwichtig ist. Allgemeine Prinzipien und numerische Integration der Wärmeleitungsgleichung für spezielle Fälle zeigen, daß die Turbulenz das Temperaturprofil auszugleichen sucht, außer wenn der Wärmestrom in spezieller Beziehung zur hydrostatischen Stabilität steht. Beobachtungen, Berechnungen und das Kontinuitätsprinzip führen zu der Feststellung, daß Advektion und vertikale Konvergenz nicht als allgemeine Mechanismen für die Bildung der Tropopause angesehen werden können.

Abstract: Résumé L'auteur évalue les processus physiques fondamentaux de la tropopause et à sa proximité; ces processus sont le rayonnement, la convection et la turbulence, l'advection et la convergence verticale. Le calcul de variations instantanées de la température dûes au rayonnement de grande longueur d'onde, par une distribution observée et supposée de l'humidité, montre qu'en général le rayonnement semble atténuer et égaliser le profil de la température. Les observations et le principe de continuité font admettre que la convection est rare et de peu d'importance pour la formation de la tropopause. Des principes généraux et une intégration numérique de l'équation de transmission de chaleur pour des can spéciaux montrent que la turbulence tend à égaliser le profil de température à moins que le flux de chaleur ne soit en relation spécifique avec la stabilité hydrostatique. Des observations, des calculs et le principe de continuité prouvent que l'advection et la convergence verticale ne peuvent être considérées comme étant des mécanismes généraux pour la formation de la tropopause.

Notes: Abstract The major physical processes at and near the tropopause are evaluated; these processes are radiation, convection and turbulence, advection and vertical convergence. Calculations of instantaneous long wave radiative temperature change for observed and postulated moisture distributions show that radiation usually acts to smooth the temperature profile. Observations and the principle of continuity show that convection is infrequent and unimportant in establishing the tropopause. General principles and numerical integration of the heat conduction equation for special cases show that turbulence will act to smooth the temperature profile unless flux has a certain relationship to hydrostatic stability. Observations, calculations and the principle of continuity show that advection and vertical convergence cannot be universal mechanisms of tropopause formation.

Type of Medium: Electronic Resource

URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF02247825

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Paper (German National Licenses)

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3

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The diurnal temperature wave for quadratic and exponential variation of the austausch coefficient (1955)

Staley, D. O.

Springer

Meteorology and atmospheric physics 9 (1955), S. 25-35

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ISSN: 1436-5065

Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000

Topics: Geography , Physics

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Die Wärmeleitungsgleichung der täglichen Temperaturwelle in der Luft wird für zwei neue Bedingungen gelöst, nämlich 1. für eine quadratische und 2. für eine exponentielle Zunahme des Austausches mit der Höhe. Die Lösungen werden miteinander und mit Lösungen für andere Fälle verglichen, wo der Austausch ebenfalls nicht mit der Höhe begrenzt ist. Unsere Methode wirft ein Licht auf die Anwendbarkeit aller derartigen Lösungen und zeigt, daß diese nur beschränkte Anwendbarkeit haben. Es geht daraus hervor, daß für theoretische Modelle der Austauschkoeffizient mit der Höhe begrenzt bleiben sollte, was den Verhältnissen in der Natur entspricht.

Abstract: Résumé L'équation de conductibilité thermique de la variation diurne de la température de l'air est résolue par l'auteur pour deux cas nouveaux; dans le premier l'échange turbulent augmente au carré, dans le second exponentiellement avec l'altitude. L'auteur compare ensuite ces solutions entre elles et avec celles provenant d'autres cas, où l'échange n'est pas non plus limité par l'altitude. Cette méthode donne de précieux renseignements sur les possibilités d'applications de ce genre de solutions, qui se montrent passablement limitées. Il en ressort également que pour des modèles théoriques le coefficient d'échange reste limité en altitude, ce qui correspond d'ailleurs aux conditions naturelles.

Notes: Summary Solutions of the heat conduction equation applied to the diurnal temperature wave are derived for two new cases: austausch increasing (a) quadratically and (b) exponentially with height. These solutions are compared with each other and with solutions for other cases where austausch is also unbounded with height. This procedure clarifies the applicability of all such solutions, and they are found to have serious limitations. The results indicate that the austausch coefficient at higher levels in theoretical models should be bounded as it is in nature.

Type of Medium: Electronic Resource

URL: http://dx.doi.org/10.1007/BF02247587

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Wind and Temperature Representations in the 26-month Oscillation (1965)

STALEY, D. O.

[s.l.] : Nature Publishing Group

Nature 206 (1965), S. 177-177

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ISSN: 1476-4687

Source: Nature Archives 1869 - 2009

Topics: Biology , Chemistry and Pharmacology , Medicine , Natural Sciences in General , Physics

Notes: [Auszug] The zonal wind disturbance is accurately described by a downward propagating and downward attenuating disturbance the latitudinal profile of which has the form of the normal probability curve: U = UEM3~ky*aaZ + i ^apZ + vt) (1) where uEM is the magnitude of u over the equator at a level where ...

Type of Medium: Electronic Resource

URL: http://dx.doi.org/10.1038/206177a0

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