Геострофическое равновесие - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Геострофическое равновесие. Доклад-сообщение содержит 56 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Геострофическое равновесие– основное динамическое равновесие атмосферы Старое и новое

Слайд 2

Описание слайда:

Полная система уравнений, которая, является достаточной для компьютерного моделирования атмосферы всех движений воздуха

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

Характерные масштабы атмосферных движений

Слайд 5

Описание слайда:

Уравнения преобразуются в дискретную форму, когда переменные определяются через их значения в узлах сетки

Слайд 6

Описание слайда:

Для получения численной модели нужных движений применяется метод подобия

Слайд 7

Описание слайда:

Геометрическое подобие представляет собой пропорциональность сходственных размеров и равенство соответствующих углов. Под геометрическим подобием понимают подобие тех поверхностей, которые ограничивают потоки

Слайд 8

Описание слайда:

Невозможность геометрического подобия в геофизике

Слайд 9

Описание слайда:

Кинематическое подобие означает пропорциональность местных скоростей в сходственных точках и равенство углов, характеризующих направление этих скоростей Кинематическое подобие означает пропорциональность местных скоростей в сходственных точках и равенство углов, характеризующих направление этих скоростей Из кинематического подобия вытекает геометрическое подобие линий тока. Очевидно, что для кинематического подобия требуется геометрическое подобие русел.

Слайд 10

Описание слайда:

Динамическое подобие – это пропорциональность сил, действующих на сходственные объемы в кинематически подобных потоках и равенство углов, характеризующих направление этих сил. Динамическое подобие – это пропорциональность сил, действующих на сходственные объемы в кинематически подобных потоках и равенство углов, характеризующих направление этих сил. В потоках жидкостей обычно действуют разные силы: силы давления, вязкости (трения), тяжести и др. Соблюдение их пропорциональности означает полное гидродинамическое подобие. Осуществление на практике полного гидродинамического подобия оказывается весьма затруднительным, поэтому обычно имеют дело с частичным (неполным) подобием, при котором соблюдается пропорциональность лишь основных, главных сил.

Слайд 11

Описание слайда:

При теоретическом анализе выбирают постоянные масштабы моделируемых переменных. При выборе масштаба обычно принимают, что в модели значения масштабируемой величины не должны существенно отличаться от единицы. Например, если в реальных условиях составляющая скорости u может меняться от нуля (штиль) до 40 м/с (ураганный ветер), то выбрав в качестве масштаба значение U=10 м/с, можно ожидать, что аналогичная составляющая в модели um , будет безразмерной и меняющейся от нуля до 4, так как в условиях кинематического подобия должны выполняться равенства.

Слайд 12

Описание слайда:

Для выявления динамического подобия используют КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ Критерий подобия– это отношение двух множителей порядка в определяющем уравнении Критерий подобия — безразмерная величина, составленная из размерных физических параметров, определяющих рассматриваемое физическое явление Равенство всех однотипных критериев подобия для двух физических явлений и систем — необходимое и достаточное условие физического подобия этих систем

Слайд 13

Описание слайда:

Слайд 14

Описание слайда:

Слайд 15

Описание слайда:

Слайд 16

Описание слайда:

Пример введения безразмерных переменных в определяющие уравнения

Слайд 17

Описание слайда:

Анализ масштабов вертикального движения атмосферы

Слайд 18

Описание слайда:

Оценка порядков слагаемых в уравнении меридионального ускорения путем сравнения с ускорением Кориолиса.

Слайд 19

Описание слайда:

Число Россби-Кибеля Ro=U/(lL) Это безразмерный комплекс, который позволяет оценить, какой из факторов компенсируют воздействие силы барического градиента относительное ускорение частицы воздуха или ускорение Кориолиса

Слайд 20

Описание слайда:

Роль числа Ro При одинаковой величине барического градиента балансирующие его ускорения могут быть различными для движений с разным горизонтальным масштабом L. При L ≈ 1000 км и Ro< 1 выполняется баланс, который называется геострофическим равновесием. Но если рассматриваются процессы, у которых L ≈ 100 км, то Ro≈1 и баланс градиентным равновесием. Для процессов еще меньшего масштаба L ≈ 10 км и менее уже Ro>1 и главным становиться баланс между барическим градиентом и относительным ускорением. (В зарубежной литературе этот случай иногда называют циклострофическим равновесием).

Слайд 21

Описание слайда:

Основное равновесие атмосферы при синоптическом анализе Влияние молекулярной вязкости на эти потоки несущественно. Главными динамическими факторами являются сила барического градиента и сила Кориолиса. С относительной ошибкой около 10% можно использовать уравнения горизонтального движения синоптического масштаба в виде

Слайд 22

Описание слайда:

Основные выводы:

Слайд 23

Описание слайда:

Геострофическая модель -- основная концепцуальная модель прогноза погоды

Слайд 24

Описание слайда:

Геострофическое равновесие И его основные свойства

Слайд 25

Описание слайда:

Разложение силы Кориолиса на горизонтальную и вертикальную составляющие

Слайд 26

Описание слайда:

Геострофическое равновесие

Слайд 27

Описание слайда:

Вспомним вектора:

Слайд 28

Описание слайда:

Решение векторного уравнения геострофического равновесия

Слайд 29

Описание слайда:

Задача: НАПРАВЛЕНИЕ геострофического ветра Используя правило правой руки, убедиться, что геострофический ветер направлен в северном полушарии влево от градиента давления, а значит по отношению к изобарам в соответствие с законом Бейс-Балло

Слайд 30

Описание слайда:

Как векторное произведение, вектор направлен влево от вектора градиента давления и перпендикулярен ему

Слайд 31

Описание слайда:

Задача: а что меняется в южном полушарии? Ответ: единичный вектор вертикали –к там будет иметь направление противоположное вектору угловой скорости вращения земли Поэтому разложение угловой скорости будет иметь вид

Слайд 32

Описание слайда:

Задача: НАПРАВЛЕНИЕ геострофического ветра Используя правило правой руки, убедиться, что геострофический ветер направлен в южном полушарии вправо от градиента давления Модифицировать правило Бейс-Балло в этом случае

Слайд 33

Описание слайда:

Зачем он нужен ?

Слайд 34

Описание слайда:

Способ оценки.

Слайд 35

Описание слайда:

Геострофический ветер не может быть определен на экваторе!

Слайд 36

Описание слайда:

Уравнения геострофического баланса у экватора имеют вид

Слайд 37

Описание слайда:

Геострофического ветра в изобарической системе координат

Слайд 38

Описание слайда:

Изменение геострофического ветра с высотой между изобарическими поверхностями

Слайд 39

Описание слайда:

Термический ветер в лаборатории

Слайд 40

Описание слайда:

Запомнить! Изменение вектора геострофического ветра с высотой выражается как в увеличение скорости, так и в изменении направления. Вектор термического ветра, перпендикулярен термическому градиенту т.е. «дует» вдоль изотерм средней температуры слоя от p1 до p2 Квази Бейс-Балло: термический ветер «дует» вдоль изотерм так, чтобы (если встать к нему спиной), слева оказывалась область холода (в северном полушарии)

Слайд 41

Описание слайда:

Пример термического ветра 1: объяснение струйного течения В широтной зоне от 30 до 40 N зональный градиент температуры в тропосфере достигает 200С/1000 км. Задать недостающие параметры и оценить скорость ветра на высоте 8 км. (U(0)=0)

Слайд 42

Описание слайда:

Смотри рисунок!

Слайд 43

Описание слайда:

Пример термического ветра 2: Наклон фронтальных зон в атмосфере

Слайд 44

Описание слайда:

Оценка угла наклона фронта и изобарической поверхности Для фронта U3-U1=10[м/с], Т3=273К, Т1=283К, Тср=278К Тогда tg= lTср/g = 0.0036 (=0.20) при =450 Для изобаричесой поверхности: dp=pxdx+pzdz=0 откуда tg=dz/dx=-px/pz=(lV/g)=0.00013=(0.00740) Хотя оба угла очень малы, но tg / tg = 28 Т.е. если изобару изображать под углом 10 к горизонтали, то фронт следует изобразить под углом 300 к горизонтали

Слайд 45

Описание слайда:

Баротропность Если температура горизонтально однородна, то горизонтальный барический градиент зависит только от изменений плотности. Это легко доказать с помощью уравнения состояния В этом случае (реки) изобарические поверхности должны быть параллельны изостерическим (поверхностям постоянной плотности). Такое состояние является баротропным. В этом случае термический ветер ОТСУТСТВУЕТ!

Слайд 46

Описание слайда:

Математическое выражение баротропности плоскопараллельного потока

Слайд 47

Описание слайда:

Бароклинность Если температура горизонтально НЕОДНОРОДНА, то горизонтальный барический градиент зависит от изменений плотности и температуры. Это легко доказать с помощью уравнения состояния В этом случае (атмосфера, океан) изобары поверхности не должны совпадать с изотермами по направлению( на одной и той же изобарической поверхности). Такое состояние является бароклинным. При нем термический ветер обязательно существует Это значит, что изменение вектора ветра с высотой является признаком бароклинности атмосферы.

Слайд 48

Описание слайда:

Математическое выражение бароклинности плоскопараллельного потока

Слайд 49

Описание слайда:

Слайд 50

Описание слайда:

В бароклинной атмосфере образуются изобаро-изостерические соленоиды

Слайд 51

Описание слайда:

Адвекции температуры Величина АT называется в метеорологии адвективным изменением температуры или адвекцией температуры Если АT >0, то воздух в выбранном пункте нагревается. В этом случае говорят об адвекции тепла. Если АT < 0, то воздух в выбранном пункте охлаждается. В этом случае говорят об адвекции холода.

Слайд 52

Описание слайда:

Геострофическая адвекция температуры выражается через поворот ветра с высотой

Слайд 53

Описание слайда:

Геострофическая адвекция температуры При повороте геострофического ветра с высотой по часовой стрелке (положение А) происходит перенос более теплого воздуха в сторону более холодного (адвекция тепла), а при повороте геострофического ветра с высотой против часовой стрелке (положение Б) происходит перенос более холодного воздуха в сторону более теплого (адвекция холода).

Слайд 54

Описание слайда:

Геострофическая адвекция температуры (а значит и термический ветер!) выражает бароклинность атмосферы

Слайд 55

Описание слайда:

Геострофическая адвекция и и спиральность геострофического потока (забежим вперед)

Слайд 56

Описание слайда:

Память о войне: Возрастание α с высотой есть поворот ветра против часовой стрелки (влево), т.е. свидетельство адвекции холода. Убывание α с высотой есть поворот ветра по часовой стрелки (вправо), т.е. свидетельство адвекции тепла.

Теги Геострофическое равновесие

Похожие презентации