Original paper
MU radar-RASS measurements of tropospheric turbulence parameters
[Messungen von Turbulenzparametern in der Troposphäre mit dem MU Radar/RASS]
Low, David J.; Tsuda, Toshitaka
Meteorologische Zeitschrift Vol. 7 No. 6 (1998), p. 345 - 354
35 references
published: Dec 15, 1998
Open Access (paper may be downloaded free of charge)
Abstract
The present capabilities of the MU radar-RASS are outlined, and applications to studies of turbulence in the lower atmosphere are described. In particular, we consider the application of simultaneous measurements of the Brunt-Väisälä frequency (via RASS) to radar wind profiler estimates of turbulent parameters. We find that the Brunt-Väisälä frequency can vary significantly on timescales which are beyond the resolution of conventional balloon-borne radiosonde observations, and that such variations are significant in the calculation of turbulent energy dissipation rates. A case study of afternoon convection is examined in detail, concentrating on the wind, stability and turbulence fields, and examples of gravity wave generation, propagation, and dissipation are discussed in the context of these dynamic/thermodynamic fields. We conclude that the measurement of temperature profiles in real time is a valuable addition to studies of atmospheric turbulence due to the derivation of continuous stability parameter information, and suggest how the high spatio-temporal resolution temperature fluctuation field may be applied to studies of potential-kinetic energy equipartition.
Kurzfassung
Die derzeitigen Möglichkeiten des MU-Radar/RASS werden aufgeführt und eine Verwendung des Systems für Turbulenzstudien in der unteren Atmosphäre wird beschrieben. Speziell werden simultane Messungen der Brunt-Väisälä Frequenz (mittels RASS) und Windprofilermessungen von Turbulenzparametern betrachtet. Es wird festgestellt, daß die Brunt-Väisälä Frequenz eine signifikante Variabilität auf einer Zeitskala besitzt, die nicht mit konventionellen Radiosondierungen erfaßt werden kann, diese Variabilität beeinflußt jedoch deutlich die Berechnung der turbulenten Energiedissipationsrate. Eine detaillierte Fallstudie von nachmittäglicher Konvektion wird mit Schwerpunkt auf Wind-, Stabilitäts- und Turbulenzfeld untersucht und Beispiele der Entstehung, Ausbreitung und Dissipation von Schwerewellen werden im Kontext der dynamischen/thermodynamischen Felder diskutiert. Es zeigt sich, daß die Echtzeitmessung von Temperaturprofilen zur kontinuierlichen Ableitung von Stabilitätsparametern eine wertvolle Ergänzung für Untersuchungen der atmosphärischen Turbulenz ist. Dabei wird eine Methode skizziert, wie das räumlich und zeitlich hochaufgelöste Feld der Temperaturfluktuationen zum Test der Hypothese der Gleichverteilung von kinetischer und potentieller Energie in Schwerewellen verwendet werden kann.
Keywords
Brunt-Väisälä frequency • balloon-borne radiosonde observations • potential-kinetic energy equipartition • Brunt-Väisälä Frequenz • Energiedissipationsrate