Parâmetros de rugosidade aerodinâmica sobre vegetação esparsa em região semi-árida

Abstract

Utilizando observações micrometeorológicas e da estrutura física da vegetação do experimento HAPEX-Sahel foi possível avaliar alguns métodos para determinar o comprimento de rugosidade (z0) e o deslocamento do plano zero (d). Propõe-se também uma alternativa para estimar esses parâmetros em escoamentos atmosféricos sobre vegetação esparsa em região semi-árida. O método proposto combinou o perfil logarítmico do vento com z0 = lambda (h - d), em que, h é a altura da vegetação e lambda depende de sua estrutura física. Valores de lambda foram estimados em função da estrutura física da vegetação ou obtido na literatura. A altura média da vegetação era 2,06 (± 0,47) m. O perfil do vento foi caracterizado por medidas a quatro níveis acima da superfície (3,0; 4,1; 5,3 e 8,5 m), com a velocidade de fricção (u*) determinada por correlações dos turbilhões a 9 m. O método proposto estimou adequadamente a rugosidade aerodinâmica da superfície com lambda = 0,188 e 0,190, determinados pela estrutura da vegetação local, o que não ocorreu para lambda = 0,166, da literatura. Os parâmetros de rugosidade determinados pelos métodos que utilizam u* na solução da lei logarítmica do vento descreveram melhor a rugosidade da superfície. Nos períodos de observações a rugosidade da área foi descrita satisfatoriamente por d = 0,95 m = 0,46 h e z0 = 0,204 m = 0,1 h.Using micrometeorological observations and the physical structure of the vegetation during the HAPEX-Sahel experiment it was possible to evaluate some methods to determine the roughness length (z0) and the zero-plane displacement (d). It is also proposed an alternative to estimate such parameters for the atmospheric flow over sparse vegetation in a semi-arid region. It combines the wind logarithmic profile with z0 = lambda (h - d), where, h is the vegetation height, and lambda is a coefficient determined by the physical structure of the vegetation. Here, lambda values were determined for the site and also taken from the literature. The average vegetation height in the site was 2.06 (± 0.47) m. The wind logarithmic profiles were defined by measurements at four level above the surface (at 3.0, 4.1, 5.3 and 8.5m), and the friction velocity (u*) determined by eddy correlations at 9 m. The proposed method estimated well the surface roughness with lambda = 0.188 and 0.190, both determined by the structure of the vegetation in the site, but failed with lambda = 0.166, the average value of literature. The roughness parameters determined by methods that used u* in the solution of the wind logarithmic law better described the surface roughness. The aerodynamic roughness of the site was described well by d = 0.95 m = 0.46 h and z0 = 0.204 m = 0.1 h.