Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Гилл А. -> "Динамика атмосферы и океаны " -> 25

Динамика атмосферы и океаны - Гилл А.

Гилл А. Динамика атмосферы и океаны — М.: Мир, 1986. — 415 c.
Скачать (прямая ссылка): dinamikaatmosferiiokeana1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 170 >> Следующая

маемости. Зависимости между р' и г|э выводятся из соотношения
(9.13.5) и уравнения, эквивалентного (9.14.7). Они имеют вид
д\\>/ду = р0до — N 2В -Ро^
N 2d2p'/dzdt,
d\\i/dz = — рov — f 2д2р'/ду dt.
(9.15.10)
Отсюда следует, что решение для а|5, соответствующее решению (9.15.7), записывается следующим образом:
\\>
(Bi Dz/N2) sgn у (.D + f\y\/N)2 + z2 *
(9.15.11)
3 Зак. 796
Таким образом, плавучесть приводит к подъему жидкости в центральной области и создает стационарную циркуляцию с решением (9.15.11) в плоскости (у, z). Вне центральной области циркуляция приводит к отклонению вниз поверхностей равной потенциальной температуры, т. е. в любой заданной точке возникает приток воздуха и происходит его нагрев с постоянной скоростью. В результате этого нагрева, как показывает (9.15.7), отмечается равномерное падение давления. Ветер, направленный к центру, является изаллобарическим, но вызывается он не падением давления, а является частью циркуляции, созданной влиянием плавучести, и именно эта циркуляция и приводит к уменьшению давления!
Ветры, связанные с возникающим таким образом градиентом давления, перпендикулярны к плоскости симметрии. Форма решения получается такой, что эти ветры находятся в равновесии с градиентом давления. Таким образом, решение, соответствующее «медленному приспособлению» Элиассена, оказывается в этом случае точным. Изолинии и, обозначенные на рис. 9.12 штриховыми линиями, очень напоминают вращательные движения воздуха в урагане — со скоростями, возрастающими к центру, и, следовательно, достигающими максимума непосредственно у границы ядра урагана.
Решения для случая плавучести, сконцентрированной у оси г = 0, выглядят сходными с теми, которые показаны на рис. 9.12. Линии тока надо при этом считать характеризующими течение в вертикальной плоскости, проходящей через ось, а штриховые линии интерпретировать как вращательные скорости (с отрицательными значениями, соответствующими циклоническому направлению вращения). У земли происходит сильное циклоническое вращение воздуха с максимальной интенсивностью около центра шторма. При смещении вверх оно переходит в более слабое антициклоническое вращение. В осесимметричном случае характер вращения может быть объяснен с помощью закона сохранения момента количества движения. Из-за вращения всей среды как единого целого каждое замкнутое кольцо жидкости имеет момент количества движения даже в состоянии покоя (относительного). Если при движении к центру кольцо сжимается, то его абсолютная угловая скорость возрастает так, чтобы этот момент сохранялся. При этом кольцо приобретает относительное циклоническое вращение. Процесс хорошо виден на рис. 9.12, где циклоническое вращение обнаруживается в районах потоков, направленных к центру, и антициклоническое— в районах с движениями, направленными наружу.
Информация, полученная при объединении большого числа данных о тропических штормах и ураганах, обнаруживает много общего со свойствами приведенного выше решения. Например (см. [272]), приток массы к центру шторма на стадии развития
урагана происходит с почти постоянной скоростью. Установлено, что вплоть до уровня 400 мбар средняя величина конвергенции в районе с радиусом 600 км с большой точностью постоянна и равна 5ХЮ-6 с_1- Картина циркуляции в вертикальной плоскости, проходящей через центр шторма, показана на рис. 9.13, а. Полный поток массы воздуха, вовлеченного в эту циркуляцию, примерно равен 2 Мт/с. В соответствии с линейным решением вращательная скорость развивается за несколько дней. Однако до беспредельных значений она не растет, И\В
а
Рис. 9.13. Потоки в ураганах, построенные по результатам объединения большого числа наблюдений, (а) Линии тока в вертикальной плоскости, проходящей через ось урагана. Интервал 1/3 Мт-с-1. (Рассчитано с использованием рис. 48 из [272].) (б) Изолинии вращательной скорости в м/с. (По рис. 50 из [272].)
стадии зрелости урагана ее структура подобна той, которая показана на рис. 9.13,6. В самом центре урагана образуется сложная «субструктура» (на рисунке не показана) с «глазом бури», в котором происходит опускание воздуха, и облачность оказывается очень малой. Радиус такого «глаза» около 20— 80 км. Эта структура окружена «стеной глаза», отмеченной очень мощными облаками. Стена представляет собой область сильных восходящих движений, и вблизи нее скорости вращения максимальны. Подробности этого процесса обсуждаются в работах [720, 273]. Общее описание и обсуждение этой темы можно найти также в учебнике по тропической метеорологии Риля [673] и книге [715].
Сходные эффекты существуют и в океане в районах локализованного опускания вод из-за их охлаждения. Это создает приток вод у поверхности океана и, следовательно, циклоническую циркуляцию. Она обнаружена, например, в Гренландском море, где имеется большое опускание вод. Простая модель этого явления обсуждена в работе [255].
9.16. УСТАНОВЛЕНИЕ РАВНОВЕСИЯ ЗА СЧЕТ ДИССИПАЦИИ
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 170 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed