планетарных волн – нет переноса тепла и момента импульса от
экватора к полюсуБез планетарных волн не могут возникать вихри
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Планетарные волны и связанные ними атмосферные процессы
Содержание
- 1. Планетарные волны и связанные ними атмосферные процессы
- 2. Зачем нужно знать?В них проявляется смена форм
- 3. Смена зонального и меридианального типов циркуляции
- 4. Зональная циркуляция – это эффект осреднения горизонтальной, переносящей тепло и момент
- 5. Возникновение вихрей из волнИзучим позже
- 6. Волны Россби, 1939
- 7. На ежедневных картах барической топографии видно
- 8. Напоминалка: Динамика атмосферы в квазигеострофическом приближенииВ рамках уравнения, содержащие изменения во времени!
- 9. Первый случай: волны Россби по долготе на бездивергентном (среднем) уровне
- 10. Слайд 10
- 11. Напоминалка из математики 1
- 12. Напоминалка из математики 2 Амплитудно-фазовое представление гармоник
- 13. Напоминалка из физики: Чем волны отличаются от колебаний? – Связями между частицами!
- 14. Техника получения волновых решений
- 15. Фазовая скорость волны Россби
- 16. Групповая скорость волнПри сложении колебаний с близкими
- 17. Групповая скорость волн РоссбиГрупповая скорость волн Россби
- 18. ДисперсияДисперсия – следствие зависимости фазовой скорости от
- 19. Дисперсия волн Россби (К1=3/R=4,7·10-4км-1; К2=5/R=7,8·10-4км-1)t=0t=15t=30t=45синий пунктир –красная сплошная–-
- 20. Итак, для атмосферы характерны собственные колебания большой длины и низкой частоты, обладающие диперсией
- 21. Вынужденные волны РоссбиМы рассмотрели свободные волны Россби,
- 22. Гармонический анализ = разложение в ряд ФурьеВсе
- 23. Слайд 23
- 24. Топографические волны Чарни-ЭлиассенаЮлий Чарни,США,Один из отцов численного прогноза погоды
- 25. РешениеЭто линейное уравнение. Его решение является суммой
- 26. Особенности вынужденных топографией волн РоссбиНаличие резонансных волновых
- 27. Граничные волновые числа и длины волн. При
- 28. Генерация топографическими возмущениями – главный механизм постоянного
- 29. Пример Чарни-Элиассена топографических волн при учете трения
- 30. Наличие резонансных явлений объясняет быстрые перестройки атмосферной
- 31. Обычно в стратосфере на экваторе тем-ра минимальна,
- 32. Справка – что такое стратосферные потепления?Однако примерно
- 33. При этом полюс теплеет (иногда на 40К
- 34. Теория Чарни-Драйзина вертикального распространения волн Россби
- 35. Это дисперсионное соотношение для данного вида трехмерных волн Россби
- 36. Таким образом распространение волн Россби по вертикали
- 37. Таким образом распространение волн Россби по вертикали
- 38. Скачать презентанцию
Зачем нужно знать?В них проявляется смена форм циркуляции («цикл индекса»)Без планетарных волн – нет переноса тепла и момента импульса от экватора к полюсуБез планетарных волн не могут возникать вихри
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2Зачем нужно знать?
В них проявляется смена форм циркуляции («цикл индекса»)
Без
Без планетарных волн не могут возникать вихри
Слайд 7На ежедневных картах барической топографии видно непрерывное сложное движение
атмосферы в виде крупномасштабных волн примерно одинаковой, но меняющейся, длины.
ПОЧЕМУ ЭТО ТАК? – Ответил на этот вопрос К.Г.Россби
Слайд 8Напоминалка: Динамика атмосферы в квазигеострофическом приближении
В рамках уравнения, содержащие изменения
во времени!
Слайд 16Групповая скорость волн
При сложении колебаний с близкими частотами возникают биения.
Фазовая скорость распространения огибающей (амплитуды) волнового пакета называется групповой скоростью
Поскольку мощность волны (энергия за единицу времени) пропорциональна квадрату ее амплитуды, то скорость распространения амплитуды –
групповая скорость– это и скорость переноса волной энергии
Слайд 17Групповая скорость волн Россби
Групповая скорость волн Россби всегда положительна, т.е.
пакет волн и его энергия всегда распространяются на восток
Фазовая скорость
очень длинных волн (k=2π/L) может быть отрицательной, т.е. они перемещаются на запад, а короткие волны – на восток
Слайд 18Дисперсия
Дисперсия – следствие зависимости фазовой скорости от длины волны (волнового
числа)
Т.к. для волн Россби
c = U - β/k2,
То у
них есть дисперсия и в атмосфере волновые пакеты меняют формуЕсли в среде нет дисперсии, то волновой пакет перемещается, сохраняя форму.
Если дисперсия есть – он распадается.
Слайд 19Дисперсия волн Россби
(К1=3/R=4,7·10-4км-1; К2=5/R=7,8·10-4км-1)
t=0
t=15
t=30
t=45
синий пунктир –
красная сплошная–-
Слайд 20Итак, для атмосферы характерны собственные колебания большой длины и низкой
частоты, обладающие диперсией
Слайд 21Вынужденные волны Россби
Мы рассмотрели свободные волны Россби, которые возникают от
начального импульса и должны затухать в диссипативной атмосфере.
Но волны Россби
всегда существуют.Что из поддерживает?
РАЗЛИЧИЕ ВЫСОТ РЕЛЬЕФА ЗЕМЛИ (ГОРЫ И КОНТИНЕНТЫ)
РАЗЛИЧИЕ ТЕМПЕРАТУР ОКЕАНА И СУШИ
Эти факторы приводят к возникновению на верхней границе пограничного слоя вертикальных токов, которые и возбуждают волны Россби путем резонанса
Слайд 22Гармонический анализ = разложение в ряд Фурье
Все метеорологические поля периодичны
по долготе и по широте вследствие близкой к сфере формы
земной поверхности. Если функция имеет период L, то ее можно представить в виде бесконечного ряда Фурье по синусам и косинусам в виде
Слайд 24Топографические волны Чарни-Элиассена
Юлий Чарни,США,
Один из отцов численного прогноза погоды
Слайд 25Решение
Это линейное уравнение. Его решение является суммой общего решения однородного
уравнения и любого частного решения неоднородного уравнения. Однородное уравнение –
это уравнение свободных волн Россби. Оно уже рассмотрено.Ищем стационарное частное решение неоднородного уравнения с гармонической правой частью
Слайд 26Особенности вынужденных топографией волн Россби
Наличие резонансных волновых чисел, амплитуды которых
резко усиливаются
Наличие противоположной реакции длинных и коротких волн на топографическое
возбуждение:Волны длиннее резонансных (К2<β/U) прогибаются над возвышенностями вниз
Волны короче резонансных (К2>β/U) выгибаются вверх над возвышенностями
Слайд 27Граничные волновые числа и длины волн.
При переходе через эти
границы реакции топографических волн Россби на гармоники рельефа меняется на
противоположную
Слайд 28Генерация топографическими возмущениями – главный механизм постоянного возбуждения волн Россби
Характер
отклика атмосферы зависит от скорости среднего потока, т.е. запаса накопленной
кинетической энергии
Слайд 30Наличие резонансных явлений объясняет быстрые перестройки атмосферной циркуляции
Но как объясняется
наличие внезапных стратосферных потеплений?
И здесь проявляются волны Россби, но уже
трехмерные, распространяющиеся и по вертикали
Слайд 31Обычно в стратосфере на экваторе тем-ра минимальна, а максимум на
летнем полюсе и зимней широте 450. Вследствие термического ветра быстрое
убывание температуры от 45 к полюсу зимнего полушария приводит к сильному зональному вращению атмосферы со сдвигом западных ветров с высотой
Слайд 32Справка – что такое стратосферные потепления?
Однако примерно через год нормальная
картина зимней стратосферы (11 февраля 1979)
Внезапно разрушается, за несколько
дней причем в самой середине зимы (16 февраля 1979)На рис. Показан распад стратосферного циклона ( волна с в.ч.1) с образованием сначала дуплета
А потом двух циклонов (волна с в.ч. 2) См. след слайд
Слайд 33При этом полюс теплеет (иногда на 40К на высоте 50
гПа) меридианальный температурный градиент меняет знак
И по закону термического
ветра в районе полюса возникает антициклональный восточный вихрь
Слайд 36Таким образом распространение волн Россби по вертикали в стратосферу возможно
только при западных ветрах в стратосфере, причем меньших некоторого критического
значения Uc
Слайд 37Таким образом распространение волн Россби по вертикали в стратосферу возможно
только при западных ветрах в стратосфере, причем меньших некоторого критического
значения UcЛетом в стратосфере всегда средний поток направлен на запад, что и препятствует попаданию туда волн Россби
Зимой иногда возникают западные потоки с длинами волн k=1,l=2, для которых критические скорости около 13-14 м/с и распространение вверх возможно
