ISSN:
1573-1472
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Geosciences
,
Physics
Description / Table of Contents:
Abstract We have studied the vertical structure of the planetary boundary layer (PBL) as well as the vertical exchanges between this layer and the free atmosphere, using average macroscopic temperature data obtained from radiosondes. For this study we have used, for seven months in 1972, twice-daily radiosondes (00 and 12 H) from Trappes (Paris area) and PointK (Atlantic Ocean). The vertical structure of the PBL is given in the first part of the present work in terms of monthly average statistical parameters (vertical temperature gradient, frequency and level of inversion layers, frequency and thickness of mixing layers). We have thus demonstrated for the continental station, the influence of the daily cycle on the vertical temperature gradient; we have determined the monthlyH M level above which the daily variation is not noticed. However, for the oceanic station, the absence of a daily cycle makes the temperature gradients at 00 and 12 H identical. The study of temperature inversion layers clearly indicates a high probability of their existence between 1500 and 2000 m; this probability is more than 80% both in summer at PointK, and in winter at Trappes. Similarly, we have demonstrated the annual evolution of the level of these elevated inversions at the two stations. An identical process has been performed in the case of the mixing layers. In the second part of our study, we have used a relationship between the vertical temperature gradient and the coefficients of matter exchange (K z ), obtained from natural radioactive tracers (Guedaliaet al., 1974). Statistics have thus been obtained on the values ofK z in the various layers above the two stations. These statistics prove that for the two stations and above 1500 m, values of the coefficients between 1 and 5 m2 s−1 are the most frequent; on the other hand, below 1500 m, the distribution of the coefficientsK z offers different characteristics according to the month and to the station considered. Finally, we have used the concept of ‘equivalent coefficient’ -K e - to characterize the exchanges between two levels considered as a whole. We have made a comparison of the values ofK e when in the 0–1000 m layer and when in the 0–2000 m layer. The equivalent coefficientK e allows us to compare the average exchanges above the two areas; thus, in summer, between the 0 and 1000 m level, the exchanges are more important above Trappes than they are above Point K. On the other hand, whatever may be the vertical structure of the PBL below, the value ofK e in the 0–2000 m-layer is always between 1 and 5 m2 s−1. A generalisation of such a study applied to better chosen continental and oceanic sites would allow a comprehensive view of the structure of the PBL as well as of the turbulent exchanges between the PBL and the free atmosphere.
Notes:
Résumé Nous avons étudié la structure verticale de la couche limite planétaire (CLP) et les échanges verticaux entre celle-ci et l'atmosphère libre, à partir des données macroscopiques moyennes obtenues à partir des radiosondages de température. Nous avons dans ce travail utilisé les radiosondages biquotidiens (OOH et 12H) des stations de la Météorologie de Trappes, dans la région parisienne et du PointK dans l'Océan Atlantique, durant 7 mois de l'année 1972. Dans une première partie on étudie la structure verticale de la CLP à l'aide des paramètres statistiques moyens mensuels (gradient vertical de température, fréquence et niveau des couches d'inversion, fréquence et épaisseur des couches de mélange). Les couches d'inversion de température ont une probabilité d'existence importante entre 1500 et 2000 m; cette probabilité est supérieure à 80% en été au-dessus du pointK et en hiver au-dessus de Trappes. De même nous avons montré l'évolution annuelle sur les deux stations du niveau de ces inversions en altitude. Un traitement identique a été effectué dans le cas des couches de mélange. Dans une seconde partie, nous avons utilisé une relation reliant le gradient thermique vertical aux coefficients d'échanges de matièreK z obtenue à l'aide des traceurs radioactifs naturels (Guedaliaet al., 1974). Nous avons ainsi fait une statistique sur les valeurs deK z dans les différentes couches au-dessus des deux stations. Nous avons finalement utilisé la notion de 'coefficient équivalent'K e pour caractériser les échanges entre deux niveaux considérés globalement. Une comparaison est faite entre les valeurs deK e dans la couche 0–1000 m et 0–2000 m; entre les niveaux 0 et 1000 m en été les échanges sont plus importants au-dessus de Trappes que du PointK. D'autre part, entre la surface et le niveau 2000 m,K e se trouve toujours compris entre 1 et 5 m2 s−1, quelque soit la structure verticale de la CLP au-dessous.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF00568336
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