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Parameterization of turbulent viscosity over orography

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Turbulent viscosity is an important parameter in numerical flow models that controls the vertical turbulent exchange. Vertical and temporal variations of turbulent viscosity have been determined from SODAR data taken over the Black Forest and the Alpine foreland in southern Germany in summer 2002. The turbulent viscosity - an analogon to the molecular viscosity - has been computed from the ratio between the variance of the vertical velocity and the mean shear of the horizontal wind. Turbulent viscosity shows a clear diurnal course with daytime peaks up to 1000 m/s. An orographical influence on this quantity becomes visible from the presented data. A first step towards a parameterization of turbulent viscosity with mountain-specific length and velocity scales is shown.

German
Die turbulente Viskosität ist ein wichtiger Parameter in numerischen Strömungssimulationsmodellen, die auch die Stärke des turbulenten Vertikalaustauschs des Impuls kontrolliert. Vertikale und zeitliche Variationen der turbulenten Viskosität sind hier aus SODAR-Daten bestimmt worden, die im Sommer 2002 im Schwarzwald und im deutschen Alpenvorland gewonnen worden sind. Die turbulente Viskosität - eine Analogie zur molekularen Viskosität - ist dabei aus dem Quotienten von der Varianz der Vertikalgeschwindigkeit und der mittleren vertikalen Scherung des horizontalen Windes berechnet worden. Sie zeigt in den untersuchten Zeiträumen einen klaren Tagesgang mit Spitzenwerten tagsüber bis zu 1000 m2/s. Der Einfluss der Orographie wird durch die generell etwas höheren Werte für die turbulente Viskosität über dem Schwarzwald sichtbar. Ein möglicher erster Parametrisierungsansatz für diese Viskosität als Funktion typischer orographiespezifischer Längen- und Geschwindigkeitsskalen wird vorgestellt.
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Document Type: Research Article

Publication date: 2004-02-01

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