Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность

Нажмите для полного просмотра!

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №2

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №3

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №4

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №5

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №6

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №7

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №8

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №9

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №10

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №11

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №12

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №13

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №14

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №15

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №16

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №17

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №18

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №19

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №20

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №21

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №22

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №23

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №24

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №25

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №26

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №27

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №28

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №29

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №30

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №31

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №32

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №33

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №34

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №35

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №36

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №37

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №38

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №39

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №40

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №41

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №42

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №43

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №44

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №45

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №46

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №47

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №48

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №49

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №50

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №51

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №52

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №53

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №54

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №55

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №56

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность, слайд №57

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность. Доклад-сообщение содержит 57 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:

Характеристики вращательного движения атмосферы: вихрь, потенциальный вихрь и спиральность

Слайд 2

Описание слайда:

Роль вращательного движения жидкости В соответствие с теоремой Томпсона Потенциальное, т.е. не содержащее вихрей движение жидкости имеет минимальную кинетическую энергию. Если в жидкости генерируется больше кинетической энергии, чем необходимо для потенциального движения, то движение становится вихревым!

Слайд 3

Описание слайда:

Вихревое движение геофизических жидкостей в горизонтальной плоскости – легко наблюдается и часто встречается в природе

Слайд 4

Описание слайда:

Для частиц с конечной площадью вращательное движение описывается с помощью циркуляции

Слайд 5

Описание слайда:

циркуляция позволяет оценить угловой момент для частицы жидкости.

Слайд 6

Описание слайда:

Знак циркуляции можно выяснить, представив в какую сторону жидкость будет вращать гребное колесо

Слайд 7

Описание слайда:

Математическое определение понятия «вихрь скорости» дается через циркуляцию

Слайд 8

Описание слайда:

Что нужно помнить про вихрь Вихрь – это вектор, связанный со скоростью соотношением : rotV=V Метеорологи обычно рассматривают движение на плоскости и интересуются только вертикальной составляющей вихря Размерность вихря – [rotV]=[∂v∂x]=[∂u∂y]=c-1 Порядок величины вертикальной составляющей вихря скорости ветра в атмосфере O(∂v∂x- ∂u∂y)10-4c-1 На метеорологические карты наносятся значения (rotV)·105, т.е. на картах O(∂v∂x- ∂u∂y)10 Переносный вихрь(f) положителен, он существенно больше относительного (f>>), связанного с собственным движением атмосферы. Поэтому вихрь суммарного движения - абсолютный ( ) близок к переносному ( = f +   f )

Слайд 9

Описание слайда:

Вихрь в натуральных координатах: касательная (s)-х, нормаль (n)- у

Слайд 10

Описание слайда:

Определение знака вихря по формуле:  = V/R-∂V/∂n

Слайд 11

Описание слайда:

Контрольный вопрос: Расставить знаки вихря скорости относительного движения по волнообразным траекториям в северном

Слайд 12

Описание слайда:

Вывод уравнения абсолютного вихря из уравнений движения с помощью векторных операций

Слайд 13

Описание слайда:

Вектор вихря имеет 3 компоненты. Вектор вихря имеет 3 компоненты. Только Вертикальную составляющую вихря обозначают так:

Слайд 14

Описание слайда:

Физическое определение вихря с помощью равномерного вращения

Слайд 15

Описание слайда:

Слайд 16

Описание слайда:

Слайд 17

Описание слайда:

Контрольный вопрос: вычислить вихрь скорости движения воздуха в точке r(x,y)={1м,2м},если вектор скорости задан в виде:V={u0·x·y,v0·y}. Причем u0=2 мс-1, а v0=1 мс-1 Контрольный вопрос: вычислить абсолютный вихрь скорости движения воздуха в точке r(x,y)={1м,2м},если вектор скорости задан в виде:V={u0·x·y,v0·y}. Причем u0=2 мс-1, а v0=1 мс-1 , а широта места 300N

Слайд 18

Описание слайда:

Вычисление вихря в изобарических координатах

Слайд 19

Описание слайда:

Вычисление вихря по геострофическому ветру (практика)

Слайд 20

Описание слайда:

Вывод формулы полезен для всех

Слайд 21

Описание слайда:

Экзам вопрос: Вычислить геострофический вихрь по данным на сетке с шагом r=200 км на широте 450N. P0=996гПа, P1=991гПа, P2=990гПа, P3=998гПа, P0=1001гПа. Плотность воздуха у земной поверхности задать самостоятельно.

Слайд 22

Описание слайда:

Важное замечание: В метеорологии часто используют для оценки соотношение, следующее из конечно-разностной формулы лапласиана

Слайд 23

Описание слайда:

ДРУГИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИХРЕВОГО ДВИЖЕНИЯ Потенциальный вихрь и спиральность

Слайд 24

Описание слайда:

Величина (+f)· ρ-1 называется потенциальным вихрем Потенциальный вихрь – это скалярная характеристика точки. Он показывает, как вращение воздуха связано с толщиной вращающегося слоя между изоэнтропическими поверхностями ( =const). Исследование потенциального вихря объясняет многие черты циркуляции атмосферы и широко применяется в практике (США, Англия, Индия)

Слайд 25

Описание слайда:

Потенциальный вихрь: откуда возникает это понятие?

Слайд 26

Описание слайда:

Потенциальный вихрь для атмосферы:

Слайд 27

Описание слайда:

Т.е. при адиабатическом движении бесконечно малый контур на изоэнтропической поверхности сохраняет свой момент импульса: S(+f)=const

Слайд 28

Описание слайда:

Для справки: распределение потенциальной температуры над станцией и в разрезе

Слайд 29

Описание слайда:

Значит: Потенциальный вихрь – это угловой момент частицы, который сохраняется при движении между изоэнтропическими поверхностями

Слайд 30

Описание слайда:

Размерность, порядок и единицы потенциального вихря Обозначают - PV Размерность : [PV]=[(+f)]·[ ]·[ρ-1 ]=c-1Kм-1м3кг-1 =м2·К·с-1·кг-1 Порядок: O(PV)=O(f·д/дz· ρ-1)= =10-4[c-1]·10[K]/1000[м]/1[кгм-3] =10-6[м2·К·с-1·кг-1] На карту наносят в единицах 1 PVU=PV·105

Слайд 31

Описание слайда:

Важное следствие: Причина вертикальных токов в атмосфере – Это изменение градиента потенциальной температуры Которые и вызывают изменения вихря

Слайд 32

Описание слайда:

Но и наоборот! Если есть восходящее движение, то вихревая трубка растягивается вверх и сжимается Тогда ускоряется вращение (сохраняется момент), увеличивается линейная скорость частиц на траекториях, а значит и поперечный градиент давления. Т.е. циклон углубляется (давление падает в центре). При нисходящих токах процесс идет в сторону повышения давления.

Слайд 33

Описание слайда:

Основоположники теории потенциального вихря

Слайд 34

Описание слайда:

Применение потенциального вихря (NWS USA)

Слайд 35

Описание слайда:

Поперечное сечение изоэнтропических поверхностей (тонкие линии) Толстая линия – тропопауза (на ней PV=2) Изотахи (сплошные – направление внутрь, пунктирные – наружу) циркуляции воздуха

Слайд 36

Описание слайда:

Два фактора, изменяющих вращение атмосферных потоков : широта и высота гор (северное полушарие) (+f)· ρ-1=const

Слайд 37

Описание слайда:

Изменение потока при сохранении потенциального вихря. 1) восточный поток

Слайд 38

Описание слайда:

Изменение потока при сохранении потенциального вихря. 2) западный поток

Слайд 39

Описание слайда:

В южном полушарии этот эффект проявляется в западном потоке так:

Слайд 40

Описание слайда:

Значения вертикальной и горизонтальных составляющих вихря

Слайд 41

Описание слайда:

Упрощение формулы потенциального вихря

Слайд 42

Описание слайда:

Для любознательных: Формулы для градиента потенциальной температуры

Слайд 43

Описание слайда:

Квазигеострофический потенциальный вихрь

Слайд 44

Описание слайда:

Обозначение и расчетная формула потенциального вихря квазигеострофическом варианте

Слайд 45

Описание слайда:

Квазигеострофическая форма уравнения сохранения потенциального вихря

Слайд 46

Описание слайда:

Спиральность нужна для характеристики вращений в вертикальных плоскостях (поперечных циркуляций)

Слайд 47

Описание слайда:

Спиральность - это Мера наклона оси вихря по отношению к вектору скорости течения Она используется при изучении вторичных циркуляций, т.е. отклонений течений от основного потока Расчет спиральности – это обязательная информация для метеослужбы США

Слайд 48

Описание слайда:

Математическое определение и метеорологическое упрощение

Слайд 49

Описание слайда:

Доказательство для любознательных

Слайд 50

Описание слайда:

Смысл: спиральность отражает вращение воздуха вокруг горизонтальных осей Спиральность – это скалярное произведение векторов rotV·V=|rotV||V|cos( rotV,V) Если вектора перпендикулярны (скорость горизонтальна, а вихрь вертикален спиральность – нуль) Если вектора параллельны или антипараллельны, спиральность максимальна по модулю.

Слайд 51

Описание слайда:

Зачем нужно вычислять спиральность Спиральность в первую очередь полезна потому, что позволяет количественно оценить вращение в поднимающемся воздухе конвективных ячеек Если такое вращение обнаруживается, то велика вероятность, что конвективная ячейка превратится в суперячейку со всеми ее опасными явлениями (ливни, грозы, град, шквал, смерчь)

Слайд 52

Описание слайда:

Спиральность геострофического потока пропорциональна геострофической адвекции температуры

Слайд 53

Описание слайда:

Преобразование горизонтального вращения в вертикальное. 1 случай

Слайд 54

Описание слайда:

Преобразование горизонтального вращения в вертикальное. 2 случай

Слайд 55

Описание слайда:

Мезопрогноз на 24 ч для Флориды 4.11.98 (возник ураган Mitch

Слайд 56

Описание слайда:

Выводы: Для преобразования горизонтального вращения в вертикальное необходим сдвиг не только скорости, но и направления ветра. Значение спиральности отражает оба эти фактора в одном скалярном критерии. Именно поэтому этот критерий все шире распространяется среди метеорологов