Том 33, номер 10, статья № 2

Аннотация:

С использованием гипотезы «замороженной» турбулентности Тейлора усовершенствован предложенный нами ранее метод оценивания скорости диссипации турбулентной энергии из данных, измеряемых импульсным когерентным доплеровским лидаром (ИКДЛ) при коническом сканировании зондирующим пучком. В отличие от ранее применяемого подхода усовершенствованный метод позволяет получать несмещенные оценки скорости диссипации при произвольных значениях отношения средней скорости ветра к линейной скорости конического сканирования. На основе результатов теоретических расчетов определены условия, при которых не требуется учитывать ветровой перенос турбулентных неоднородностей при оценивании скорости диссипации из измерений конически сканирующим ИКДЛ.

Ключевые слова:

когерентный доплеровский лидар, коническое сканирование, ветер, турбулентность

Список литературы:

1. Pierson G., Davies F., Collier C. An analysis of performance of the UFAM pulsed Doppler lidar for the observing the boundary layer // J. Atmos. Ocean. Technol. 2009. V. 26, N 2. P. 240–250.
2. Vasiljevic N., Lea G., Courtney M., Cariou J.P., Mann J., Mikkelsen T. Long-range wind scanner system // Remote Sens. 2016. V. 8, N 896. DOI: 10.3390/ rs8110896.
3. Eberhard W.L., Cupp R.E., Healy K.R. Doppler lidar measurement of profiles of turbulence and momentum flux // J. Atmos. Ocean. Technol. 1989. V. 6. P. 809–819.
4. Frehlich R.G., Hannon S.M., Henderson S.W. Coherent Doppler lidar measurements of wind field statistics // Bound.-Lay. Meteorol. 1998. V. 86, N 1. P. 223–256.
5. Smalikho I., Köpp F., Rahm S. Measurement of atmospheric turbulence by 2-mm Doppler lidar // J. Atmos. Ocean. Technol. 2005. V. 22, N 11. P. 1733–1747.
6. Frehlich R.G., Meillier Y., Jensen M.L., Balsley B., Sharman R. Measurements of boundary layer profiles in urban environment // J. Appl. Meteorol. Climatol. 2006. V. 45, N 6. P. 821–837.
7. Banta R.M., Pichugina Y.L., Brewer W.A. Turbulent velocity-variance profiles in the stable boundary layer generated by a nocturnal low-level jet // J. Atmos. Sci. 2006. V. 63. P. 2700–2719.
8. O’Connor E.J., Illingworth A.J., Brooks I.M., Westbrook C.D., Hogan R.J., Davies F., Brooks B.J. A method for estimating the kinetic energy dissipation rate from a vertically pointing Doppler lidar, and independent evaluation from balloon-borne in situ measurements // J. Atmos. Ocean. Technol. 2010. V. 27, N 10. P. 1652–1664.
9. Sathe A., Mann J. A review of turbulence measurements using ground-based wind lidars // Atmos. Meas. Tech. 2013. V. 6, N 11. P. 3147–3167.
10. Sathe A., Mann J., Vasiljevic N., Lea G. A six-beam method to measure turbulence statistics using ground-based wind lidars // Atmos. Meas. Tech. 2015. V. 8, N 2. P. 729–740.
11. Newman J.F., Klein P.M., Wharton S, Sathe A., Bonin T.A., Chilson P.B, Muschinski A. Evaluation of three lidar scanning strategies for turbulence measurements // Atmos. Meas. Tech. 2016. V. 9, N 4. P. 1993–2013.
12. Bonin T.A., Choukulkar A., Brewer W.A., Sandberg S.P., Weickmann A.M., Pichugina Y.L., Banta R.M., Oncley S.P., Wolfe D.E. Evaluation of turbulence measurement techniques from a single Doppler lidar // Atmos. Meas. Tech. 2017. V. 10, N 8. P. 3021–3039.
13. Wildmann N., Bodini N., Lundquist J.K., Bariteau L., Wagner J. Estimation of turbulence dissipation rate from Doppler wind lidars and in situ instrumentation for the Perdigão 2017 campaign // Atmos. Meas. Tech. 2019. V. 12, N 12. P. 6401–6423.
14. Smalikho I.N., Banakh V.A. Measurements of wind turbulence parameters by a conically scanning coherent Doppler lidar in the atmospheric boundary layer // Atmos. Meas. Tech. 2017. V. 10, N 11. P. 4191–4208.
15. Banakh V.A., Smalikho I.N. Lidar observations of atmospheric internal waves in the boundary layer of atmosphere on the coast of Lake Baikal // Atmos. Meas. Tech. 2016. V. 9, N 10. P. 5239–5248.
16. Smalikho I.N., Banakh V.A., Holzäpfel F., Rahm S. Method of radial velocities for the estimation of aircraft wake vortex parameters from data measured by coherent Doppler lidar // Opt. Express. 2015. V. 23, N 19. P. A1194–A1207.
17. Lhermitte R.M., Atlas D. Precipitation motion by pulse Doppler // Proc. of the 9th Weather Radar Conf. Kansas City, USA. 1961. P. 218–223.
18. Ламли Дж., Пановский Г. Структура атмосферной турбулентности. М.: Мир, 1966. 264 с.
19. Бызова Н.Л., Иванов В.Н., Гаргер Е.К. Турбулентность в пограничном слое атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 263 с.
20. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. Ч. 2. М.: Наука, 1967. 720 с.
21. Смалихо И.Н., Банах В.А., Фалиц А.В., Сухарев А.А., Гордеев Е.В. Учет ветрового переноса турбулентных неоднородностей при оценивании скорости диссипации турбулентной энергии из измерений конически сканирующим когерентным доплеровским лидаром. Часть II. Эксперимент // Оптика атмосф. и океана. 2020. (в печати)