Mezní vrstvou atmosféry se označuje její nejnižší vrstva. هذه هي منطقة من الغلاف الجوي, حيث يتأثر تدفق كثيرا من خصائص سطح الأرض. بسبب اتصال مع سطح يحدث في هذا الاضطراب طبقة والاختلاط المكثف. Toky energií (např. tepla) i látek (např. مياه, CO2 a dalších) do atmosféry přímo závisí na proudění a turbulenci v mezní vrstvě. V mezní vrstvě atmosféry také dochází ke vzniku některých důležitých meteorologických jevů, jako je nízká kupovitá i vrstevnatá oblačnost nebo mlha.
Pochopení fyzikálních dějů v této vrstvě je velmi důležité s ohledem na studium rozptylu a transportu atmosférického znečištění. Popis proudění je ovšem v mezní vrstvě atmosféry značně komplikovaný právě díky fenoménu turbulence. Ta patří mezi poslední neuzavřené kapitoly klasické fyziky, jedná se o problematiku, kde není doposud konečný ucelený fyzikální popis.
Proudění v mezní vrstvě atmosféry je ovlivňováno množstvím parametrů, z nichž celou řadu lze jen obtížně matematicky vyjádřit. K simulaci a studiu konkrétních případů se přistupuje dvěma základními přístupy – numerickým a fyzikálním modelováním. Základem numerického modelování je matematický popis, který vede k soustavě nelineárních diferenciálních Navierových-Stokesových rovnic. Numerické řešení této soustavy je složitý matematický problém, který vyžaduje složitý matematický aparát a výkonnou výpočetní techniku. Jednodušší modely mezní vrstvy také vystupují jako tzv. parametrizace v modelech většího měřítka (sloužících pro předpověď počasí nebo simulace klimatu).
V některých případech ale numerické modelování nepřináší uspokojivé výsledky. Přistupuje se pak k fyzikálnímu modelování proudění. To je nejčastěji realizováno v aerodynamických tunelech. Experimentální výsledky se také často používají jako reference při hodnocení přesnosti numerických modelů.
Numerické modelování je na KMOP zkoumáno zejména pomocí numerického modelu CLMM (Charles University Large-Eddy Microscale Model), který je na katedře intenzivně vyvíjen. Je používán zvláště k výpočtům rozptylu znečišťujících příměsí v oblastech se složitou geometrií (např. města a průmyslové areály). Také ho lze použít k teoretickým studiím o turbulenci v mezní vrstvě atmosféry za různých stabilitních podmínek se zahrnutím různých možností vlivu zemského povrchu.
Fyzikální modelování je realizováno zejména studenty a doktorandy KMOP ve spolupráci s AS CR. Mezi nejčastěji studovaná témata patří šíření znečištění ve městech a struktura turbulentního proudění nad drsným povrchem.
Tyto dvě výše zmíněné skupiny navzájem spolupracují na projektech, které zahrnují experimenty i numerické simulace, mezi jinými např. projekt GAUK 535412 „Detekce procesů ventilace znečištění idealizované městské zástavby pro různá geometrická uspořádání“. Dále jsme zapojeni např. v projektu evropské spolupráce COST ES1006 zabývajícím se neurčitostmi výsledků modelů a správným používáním modelů pro šíření nebezpečných látek při mimořádných událostech.
Tematice mezní vrstvy atmosféry, turbulence a šíření znečištění je věnováno několik přednášek v základním kurzu meteorologie (Fyzika mezní vrstvy, Turbulence v atmosféře, Transport znečištění v atmosféře) a jedna přednáška v programu užité meteorologie (Aplikovaná fyzika mezní vrstvy). Také jsou v současnosti v této oblasti zadány 4 dizertační a 1 diplomová práce.
