scholarly journals A Climatology of Nocturnal Low-Level Jets at Cabauw

2009 ◽  
Vol 48 (8) ◽  
pp. 1627-1642 ◽  
Author(s):  
P. Baas ◽  
F. C. Bosveld ◽  
H. Klein Baltink ◽  
A. A. M. Holtslag
Keyword(s):  
Wind Speed ◽  
Ground Level ◽  
Geostrophic Wind ◽  
Stable Stratification ◽  
Radiative Cooling ◽  
Inertial Oscillation ◽  
Stable Boundary Layers ◽  
Above Ground Level ◽  
Low Level ◽  
Low Level Jets

Abstract A climatology of nocturnal low-level jets (LLJs) is presented for the topographically flat measurement site at Cabauw, the Netherlands. LLJ characteristics are derived from a 7-yr half-hourly database of wind speed profiles, obtained from the 200-m mast and a wind profiler. Many LLJs at Cabauw originate from an inertial oscillation, which develops after sunset in a layer decoupled from the surface by stable stratification. The data are classified to different types of stable boundary layers by using the geostrophic wind speed and the isothermal net radiative cooling as classification parameters. For each of these classes, LLJ characteristics like frequency of occurrence, height above ground level, and the turning of the wind vector across the boundary layer are determined. It is found that LLJs occur in about 20% of the nights, are typically situated at 140–260 m above ground level, and have a speed of 6–10 m s−1. Development of a substantial LLJ is most likely to occur for moderate geostrophic forcing and a high radiative cooling. A comparison with the 40-yr ECMWF Re-Analysis (ERA-40) is added to illustrate how the results can be used to evaluate the performance of atmospheric models.

Role of low-level jets and boundary-layer properties on the NBL budget technique

2005 ◽  
Vol 135 (1-4) ◽  
pp. 35-43 ◽  
Author(s):  
N. Mathieu ◽  
I.B. Strachan ◽  
M.Y. Leclerc ◽  
A. Karipot ◽  
E. Pattey
Keyword(s):  
Boundary Layer ◽  
Low Level ◽  
Low Level Jets

scholarly journals Comparing two years of Saharan dust source activation obtained by regional modeling and satellite observations

2012 ◽  
Vol 12 (10) ◽  
pp. 27667-27691
Author(s):  
I. Tegen ◽  
K. Schepanski ◽  
B. Heinold
Keyword(s):  
Regional Scale ◽  
Dust Emission ◽  
Saharan Dust ◽  
Strong Increase ◽  
Dust Source ◽  
Low Level ◽  
Mountainous Regions ◽  
Emission Fluxes ◽  
Low Level Jets ◽  
The Difference

Abstract. A regional-scale dust model is used to simulate Saharan dust emissions and atmospheric distributions in the years 2007 and 2008. The model results are compared to dust source activation events compiled from infrared dust index imagery from the geostationary Meteosat Second Generation (MSG) satellite. The observed morning maximum in dust source activation frequencies indicates that the breakdown of nocturnal low-level jets is responsible for a considerable number of dust source activation events in the Sahara. The comparison shows that the time of the day of the onset of dust emission is delayed in the model compared to the observations. Also, the simulated number of dust emission events associated with nocturnal low level jets in mountainous regions is underestimated in the model. The MSG dust index observations indicate a strong increase in dust source activation frequencies in the year 2008 compared to 2007, the difference between the two years is less pronounced in the model. The quantitative comparison of simulated dust optical thicknesses with observations at stations of the sunphotometer network AERONET shows, however, good agreement for both years, indicating that the number of observed dust activation events is only of limited use for estimating actual dust emission fluxes in the Sahara.

scholarly journals Comparing two years of Saharan dust source activation obtained by regional modelling and satellite observations

2013 ◽  
Vol 13 (5) ◽  
pp. 2381-2390 ◽  
Author(s):  
I. Tegen ◽  
K. Schepanski ◽  
B. Heinold
Keyword(s):  
Regional Scale ◽  
Dust Emission ◽  
Saharan Dust ◽  
Strong Increase ◽  
Regional Modelling ◽  
Dust Source ◽  
Low Level ◽  
Mountainous Regions ◽  
Low Level Jets ◽  
The Difference

Abstract. A regional-scale dust model is used to simulate Saharan dust emissions and atmospheric distributions in the years 2007 and 2008. The model results are compared to dust source activation events compiled from infrared dust index imagery from the geostationary Meteosat Second Generation (MSG) satellite. The observed morning maximum in dust source activation frequencies indicates that the breakdown of nocturnal low level jets is an important mechanism for dust source activation in the Sahara. The comparison shows that the time of the day of the onset of dust emission is delayed in the model compared to the observations. Also, the simulated number of dust emission events associated with nocturnal low level jets in mountainous regions is underestimated in the model. The MSG dust index observations indicate a strong increase in dust source activation frequencies in the year 2008 compared to 2007. The difference between the two years is less pronounced in the model. Observations of dust optical thickness, e.g. at stations of the sunphotometer network AERONET, do not show such increase, in agreement with the model results. This indicates that the number of observed dust activation events is only of limited use for estimating actual dust emission fluxes in the Sahara. The ability to reproduce interannual variability of Saharan dust with models remains an important challenge for understanding the controls of the atmospheric dust load.

scholarly journals Convection Initiation Caused by Heterogeneous Low-Level Jets over the Great Plains

2018 ◽  
Vol 146 (8) ◽  
pp. 2615-2637 ◽  
Author(s):  
Joshua G. Gebauer ◽  
Alan Shapiro ◽  
Evgeni Fedorovich ◽  
Petra Klein
Keyword(s):  
Great Plains ◽  
Three Dimensional ◽  
Warm Season ◽  
The United States ◽  
Dimensional Structure ◽  
Nonuniform Heating ◽  
Low Level ◽  
Low Level Jets ◽  
Convection Initiation ◽  
Capping Inversion

AbstractObservations from three nights of the Plains Elevated Convection at Night (PECAN) field campaign were used in conjunction with Rapid Refresh model forecasts to find the cause of north–south lines of convection, which initiated away from obvious surface boundaries. Such pristine convection initiation (CI) is relatively common during the warm season over the Great Plains of the United States. The observations and model forecasts revealed that all three nights had horizontally heterogeneous and veering-with-height low-level jets (LLJs) of nonuniform depth. The veering and heterogeneity were associated with convergence at the top-eastern edge of the LLJ, where moisture advection was also occurring. As time progressed, this upper region became saturated and, due to its placement above the capping inversion, formed moist absolutely unstable layers, from which the convergence helped initiate elevated convection. The structure of the LLJs on the CI nights was likely influenced by nonuniform heating across the sloped terrain, which led to the uneven LLJ depth and contributed toward the wind veering with height through the creation of horizontal buoyancy gradients. These three CI events highlight the importance of assessing the full three-dimensional structure of the LLJ when forecasting nocturnal convection over the Great Plains.

Zur Ermittlung von Profilen verschiedener Turbulenzvariablen aus Doppler-Lidar-Messungen

2021 ◽  
Author(s):  
Eileen Päschke ◽  
Carola Detring ◽  
Beyrich Frank ◽  
Markus Kayser ◽  
Ronny Leinweber
Keyword(s):  
Doppler Lidar ◽  
Signal To Noise ◽  
Low Level ◽  
Low Level Jets

<p>Eine der wesentlichen Prozessvariablen zur Charakterisierung der atmosphärischen Grenzschicht (AGS) ist die turbulente kinetische Energie (TKE). In modernen Wettervorhersage-Modellen erfolgt die Simulation der TKE mit einer eigenen prognostischen Gleichung, hieraus ergibt sich zunehmend der Bedarf nach Messdaten zur Verifikation der Modellergebnisse auch für diese Variable. Operationelle Messungen der TKE werden in der Praxis nur an wenigen Standorten mittels 3D-Ultraschall-Anemometern durchgeführt und sind damit oft auf Höhen in Bodennähe, in Einzelfällen auf Mastmessungen bis etwa 200 m Höhe beschränkt. Am Meteorologischen Observatorium Lindenberg – Richard-Aßmann-Observatorium des DWD wurde in den letzten Jahren ein in der Literatur beschriebenes Verfahren (Smalikho und Banakh, 2017) zur Ableitung verschiedener Turbulenzvariablen aus Doppler-Lidar-Messungen implementiert, getestet und anhand mehrmonatiger Datensätze bewertet.</p> <p>Das Verfahren von Smalikho und Banakh (2017) zeichnet sich zum einen dadurch aus, dass es auf der Grundlage von nur einer Scankonfiguration sowohl die Bestimmung des mittleren Windvektors als auch eine kombinierte Abschätzung mehrerer Turbulenzvariablen (TKE, Impulsfluss, Dissipationsrate, integrale Längenskala) erlaubt und damit ein in sich konsistenter Datensatz zur Charakterisierung turbulenter Prozesse gewonnen werden kann. Zum anderen berücksichtigt das Verfahren verschiedene Korrekturmöglichkeiten, um z.B. dem Mittelungseffekt über das Doppler Lidar Pulsvolumen und der damit verbundenen begrenzten Auflösbarkeit kleinräumiger turbulenter Fluktuationen Rechnung zu tragen. Das Verfahren basiert auf Messungen im sogenannten Continuous Scan Mode (CSM), dessen Anwendung eine vergleichsweise niedrige Anzahl von Lidar-Pulsen pro Messstrahl erfordert. Damit können klassische Ansätze der Datenfilterung (Signal-to-Noise Schwellwert, Consensus Filterung) für die Analyse dieser Messungen nicht verwendet werden.</p> <p>Der Beitrag beschreibt zunächst sowohl das Scan-Verfahren als auch die Methodik zur Ableitung der TKE, dabei wird auf alternative Ansätze zur Datenfilterung eingegangen. Ebenfalls implementiert wurde ein mehrstufiges Verfahren zur Charakterisierung der Qualität der abgeleiteten Turbulenzvariablen. Eine Bewertung der ermittelten TKE erfolgt auf der Basis mehrmonatiger Messungen auf dem Grenzschichtmessfeld Falkenberg des DWD.</p> <p>Erste Vergleiche mit unabhängigen Referenzmessungen (insb. Sonic Messungen in 90m Höhe) zeigen eine gute Übereinstimmung. Bei gesamtheitlicher Betrachtung des Turbulenzdatensatzes können des Weiteren hinreichend bekannte Effekte, wie z.B. die scherinduzierte Turbulenz unterhalb eines Low Level Jets nachgewiesen und gleichzeitig Größenabschätzungen für die damit in Verbindung stehenden turbulenten Wirbel geliefert werden. Diese Einblicke zeigen mögliche Potentiale auf, Grenzschichtprozesse auf Grundlage eines umfangreichen Messdatensatzes bestehend aus Profilinformationen verschiedener Turbulenzvariablen genauer zu analysieren und damit besser verstehen zu lernen. Des Weiteren hat die Testphase deutlich gezeigt, dass die Ableitung eines belastbaren Daten-Produktes sehr stark von der Güte der Lidar-Rohdaten abhängt. Hierbei spielen nicht nur atmosphärische Bedingungen (z.B. der Aerosolgehalt der AGS), sondern auch die Leistungsmerkmale des Messsystems, eine Rolle. Die in diesem Zusammenhang gewonnenen Erfahrungen und Erkenntnisse zur Qualität der abgeleiteten Produkte werden abschließend diskutiert.</p>

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