A numerical experiment with wind variations in the planetary boundary layer

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.

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.

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.