EAGER: Impacts of Fundamental Understanding of Atmospheric Energetics and Non-local Eddies on Frontier Atmospheric Research

EAGER:大气能量学和非局域涡流的基本理解对前沿大气研究的影响

基本信息

  • 批准号:
    2203248
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 27.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-11-15 至 2025-04-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

This project is supported under the auspices of the EArly Concept Grant For Exploratory Research (EAGER) program. The project generally seeks to investigate two outstanding fundamental issues at the frontier of atmospheric science: 1) understanding atmospheric energetics; and 2) understanding the dominant role of non-local eddies in energy and momentum transfers across scales of atmospheric motions. The research strategy combines theoretical investigation, observational analyses, and modeling in an effort to better inform theoretical aspects of atmospheric processes that are validated by observations and confirmed by numerical models.The researcher will pursue two specific objectives for the project. The first objective aims to constrain atmospheric energetics under the influence of diabatic heating and cooling by analyzing existing field observations with a focus on non-hydrostatic energy transfer. The second objective seeks to develop a one-dimensional model based on energy conservation laws and physically-based surface conditions for capturing non-local eddies in energy and momentum transfers. It is suggested to achieve this objective without parameterizing turbulent mixing and investigating impacts of non-hydrostatic energy transfer on atmospheric dynamics and thermodynamics with validation using boundary-layer field observations over a range of atmospheric instabilities through the diurnal cycle.The potential Broader Impacts include challenging scientific orthodoxy and seeking to better understand fundamental atmospheric physics that governs atmospheric dynamics and thermodynamics. This is critical to addressing a range of atmospheric phenomena strongly influenced by diabatic heating and cooling such as convective systems (hurricanes, tropical cycles, tornado genesis) and stable boundary layers when non-hydrostatic energy transfer is potentially strong.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目得到早期探索性研究概念资助 (EAGER) 计划的支持。该项目总体上致力于研究大气科学前沿的两个突出的基本问题:1)了解大气能量学; 2)了解非局部涡流在大气运动尺度上的能量和动量传递中的主导作用。该研究策略结合了理论调查、观测分析和建模,以更好地了解大气过程的理论方面,这些方面经过观测验证并通过数值模型确认。研究人员将追求该项目的两个具体目标。第一个目标旨在通过分析现有的现场观测(重点是非静水能量转移)来限制非绝热加热和冷却影响下的大气能量学。第二个目标旨在开发一个基于能量守恒定律和基于物理的表面条件的一维模型,用于捕获能量和动量传递中的非局部涡流。 建议在不参数化湍流混合的情况下实现这一目标,并研究非静水能量转移对大气动力学和热力学的影响,并使用昼夜循环中一系列大气不稳定性的边界层现场观测进行验证。潜在的更广泛影响包括具有挑战性的科学正统观念,并寻求更好地理解控制大气动力学和热力学的基础大气物理学。这对于解决一系列受非绝热加热和冷却强烈影响的大气现象至关重要,例如对流系统(飓风、热带循环、龙卷风起源)和非静水力能量传递潜在较强时的稳定边界层。该奖项反映了 NSF 的法定使命通过使用基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准进行评估,并被认为值得支持。

项目成果

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