[cat] La Capa Límit Atmosfèrica (CLA) normalment es defineix com la part inferior
de l’atmosfera que es troba directament influenciada per la superfície terrestre.
Tots els processos d’intercanvi d’energia, massa o moment entre la superfície i
l’atmosfera tenen lloc a través d’aquesta capa d’aire. Per això és tant important
analitzar els processos físics que hi tenen lloc.
La interacció entre la CLA i la superfície de la Terra és molt complexa. Quan la
situació sinòptica ve marcada per forts gradients de pressió, els vents intensos
que es generen a gran escala provoquen forts moviments turbulents a prop del
terra degut al fregament de l’aire amb la superfície terrestre. Com a resultat,
s’obté una capa límit molt barrejada que emmascara les peculiaritats locals i
els processos físics es troben fortament condicionats per la dinàmica de gran
escala. En canvi, sota la influència d’un anticicló, els moviments horitzontals
d’escala regional són molt febles i la dinàmica de la CLA es veu condicionada
per fenòmens que responen a escales inferiors, des de la mesoscala fins a l’escala
local i turbulenta. En aquests casos, el cicle diürn de la CLA és més marcat, en
especial damunt dels continents.
Durant el dia, l’escalfament del terra es transmet a l’atmosfera a través de la
convecció, provocant forts moviments verticals que contribueixen a redistribuir
l’excés d’energia aportat pel Sol. Aquest mecanisme també contribueix a una
barreja i homogeneïtzació de la CLA d’una manera similar a la del cas amb
forts vents. Durant aquesta fase la capa límit es coneix com a Capa Límit
Convectiva (CLC) o de barreja. A partir del vespre, l’aportació d’energia, i per
tant la convecció, desapareixen amb la posta de Sol, iniciant-se un procés de
refredament radiatiu del terra. L’aire en contacte amb el sòl també es refreda,
formant una inversió de temperatura que anirà guanyant altura a mesura que
avanci la nit. Aquest règim, en què la CLA rep el nom de Capa Límit Estable
(CLE), està caracteritzat per una turbulència més feble que no pas durant el
dia, amb menys capacitat per barrejar l’aire. En aquestes condicions, quan la
turbulència perd capacitat per homogeneïtzar la capa límit, l’heterogeneïtat de
la superfície es tradueix en gradients horitzontals de pressió i temperatura a
la part baixa de l’atmosfera, induint moviments d’aire que tendeixin a reduirlos. A la CLE damunt de terreny complex, doncs, són aquestes circulacions les
que en molts casos dominen els intercanvis d’energia, massa i moment entre la
superfície i l’atmosfera.
La presència de muntanyes, valls, pendents, llacs o boscos contribueix a una
distribució heterogènia de la temperatura damunt la superfície, generant estructures coherents com corrents de gravetat, vents de pendent o de vall, per citar
uns exemples. Aquesta tesi es concentra en l’estudi de les circulacions de vent
nocturnes en condicions atmosfèriques estables o de bon temps, tot analitzant el
paper de l’orografia en la seva generació i organització a escala de conca. També
analitza com interaccionen els diversos corrents entre ells i amb els vents d’escala
major, així com en els patrons de temperatura que es formen damunt del terreny
complex.
L’estudi s’ha realitzat per a quatre localitzacions diferents a latituds mitjanes.
Cada localització conté una o vàries conques hidrogràfiques ben definides que
organitzen els corrents nocturns a nivell de mesoscala. Aquests indrets són l’illa
de Mallorca, la conca del Duero i la vall de l’Ebre, ambdues d’escala similar, i
finalment un cràter de mida molt més reduïda situat a l’altiplà del Colorado,
Arizona. Per als tres primers indrets, s’ha estudiat la dinàmica dels corrents
locals a múltiples escales, tot identificant les configuracions orogràfiques que els
determinen i l’escala més gran que s’ha de tenir en compte. Al cràter s’hi ha
analitzat els canvis que experimenta el corrent de pendent damunt de la vessant
interior del cràter durant la transició dia-nit.
Les eines utilitzades per a elaborar l’anàlisi exposada han estat variades. Per
una banda, s’ha procurat fer ús de totes les dades experimentals disponibles,
des de dades d’estacions meteorològiques fins a imatges de satèl · lit. Per als
casos del cràter i la vall de l’Ebre, també s’han utilitzat dades de campanyes
experimentals dissenyades específicament. En el cas de la conca del Duero i
l’illa de Mallorca, les observacions s’han complementat amb dues simulacions
de mesoscala d’alta resolució per a nits seleccionades. Aquestes simulacions
tenen suficient resolució vertical i horitzontal per generar corrents de pendent
(o vents catabàtics) a diversos indrets del domini. Les sortides del model s’han
utilitzat per a analitzar les principals característiques de dos d’aquests corrents,
posant-les en relació amb les d’altres vents catabàtics mesurats o simulats a
diferents llocs.
Amb l’estudi de les circulacions induïdes per l’orografia a diferents indrets,
aquesta tesi vol contribuir en la identificació d’aquelles característiques comunes
en la interacció entre la CLE i el terreny complex.
[eng] The study of the Atmospheric Boundary Layer (ABL) has been historically addressed
considering that it evolves over homogeneous and flat terrain. However, in real world such
surfaces hardly exist. Actually, terrain complexity represents a major effect on the behaviour of
the ABL, specially under fair weather conditions in nighttime. When no well-defined synoptic
gradients exist over complex topography, flows develop at a large variety of scales. The main
generators of these circulations are spatial thermal differences induced by terrain
heterogeneity. This thesis seeks to contribute in the analysis of the nocturnal ABL by
considering the terrain influence, with especial regard to the temperature and wind structure
close to the ground.