Impact of a sea breeze on the boundary layer dynamics and atmospheric stratification in a coastal area of the North Sea.
Impact d'une brise marine sur la dynamique de la couche limite et la stratification atmosphérique dans une zone côtière de la mer du Nord
Résumé
In-situ sodar and lidar measurements were coupled with numerical simulationsfor studying a sea-breeze event in a flat coastal area of the North Sea. The study’s aimsincluded the recognition of the dynamics of a sea-breeze structure, and its effects on thelower troposphere stratification and the three-dimensional (3D) pollutant distribution. A seabreeze was observed with ground-based remote sensing instruments and analysed by meansof numerical simulations using the 3D non-hydrostatic atmospheric model Meso-NH. Thevertical structure of the lower troposphere was experimentally determined from the lidarand sodar measurements, while numerical simulations focused on the propagation of the seabreeze inland. The sea-breeze front, the headwind, the thermal internal boundary layer, thegravity current and the sea-breeze circulation were observed and analysed. The developmentof a late stratification was also observed by the lidar and simulated by the model, suggestingthe formation of a stable multilayered structure. The transport of passive tracers inside thesea breeze and their redistribution above the gravity current was simulated too. Numericalmodelling showed that local pollutants may travel backward to the sea above the gravitycurrent at relatively low speed due to the shearing between the landward gravity currentand the seaward synoptic wind. Such dynamic conditions may enhance an accumulation ofpollutants above coastal industrial areas.
Des mesures in situ sodar et lidar ont été couplées à des simulations numériques pour étudier un événement de brise marine dans une zone côtière plate de la mer du Nord. L'étude visait notamment à identifier la dynamique de la structure d'une brise marine et ses effets sur la stratification de la basse troposphère et la distribution tridimensionnelle (3D) des polluants. Une brise marine a été observée à l'aide d'instruments de télédétection au sol et analysée au moyen de simulations numériques utilisant le modèle atmosphérique 3D non hydrostatique Meso-NH. La structure verticale de la basse troposphère a été déterminée expérimentalement à partir des mesures lidar et sodar, tandis que les simulations numériques se sont concentrées sur la propagation de la brise marine vers l'intérieur des terres. Le front de brise marine, le vent de face, la couche limite thermique interne, le courant de gravité et la circulation de la brise marine ont été observés et analysés. Le développement d'une stratification tardive a également été observé par le lidar et simulé par le modèle, suggérant la formation d'une structure multicouche stable. Le transport des traceurs passifs dans la brise marine et leur redistribution au-dessus du courant de gravité ont également été simulés. La modélisation numérique a montré que les polluants locaux peuvent remonter vers la mer au-dessus du courant de gravité à une vitesse relativement faible en raison du cisaillement entre le courant de gravité terrestre et le vent synoptique maritime. De telles conditions dynamiques peuvent favoriser l'accumulation de polluants au-dessus des zones industrielles côtières.