Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Гилл А. -> "Динамика атмосферы и океаны " -> 86

Динамика атмосферы и океаны - Гилл А.

Гилл А. Динамика атмосферы и океаны — М.: Мир, 1986. — 415 c.
Скачать (прямая ссылка): dinamikaatmosferiiokeana1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 80 81 82 83 84 85 < 86 > 87 88 89 90 91 92 .. 170 >> Следующая

Несмотря на то, что преобладающие в планетарных волнах движения имеют геострофический характер, существенные особенности их динамики связаны также с небольшими агеостро-фическими компонентами, которые определяются формулами
Рис. 12.2. Бегущая плоская планетарная волна. Доминирует геострофическое движение, направленное (в Северном полушарии) в сторону больших стрелок. Кроме того, имеются небольшие агеострофические составляющие, отмеченные маленькими штриховыми стрелками. Составляющая движения, перпендикулярная изобарам, представляет собой изаллобарический ветер. Составляющая движения, параллельная изобарам, связана с уменьшением параметра Кориолиса в сторону экватора, так что скорость течения с приближением к экватору возрастает, а с удалением от него — убывает. В Южном полушарии геострофическая часть потока имеет обратное направление, а его агеострофическая часть остается неизменной. К западу от линии высокого давления (или отклонения поверхности вверх) всегда возникает конвергенция. Она создает подъем поверхности, что и вызывает смещение картины распределения давления с западной фазовой скоростью.
(12.2.27) и (12.2.28) и показаны на рис. 12.2 маленькими штриховыми стрелочками. Поле скоростей состоит из двух составляющих: изаллобарического ветра, перпендикулярного поверхности равного давления в плоской волне, и |3-слагаемого, параллельного этим поверхностям. Наличие (3-слагаемого отражает то простое обстоятельство, что при постоянном градиенте давления ветры у экватора, где параметр Кориолиса меньше, оказываются более сильными. Обе агеострофических составляющих скорости приводят к возникновению конвергенции к за-
паду от области подъема давления. В свою очередь здесь происходит подъем свободной поверхности, который создает увеличение давления, и зона возмущения давления смещается на запад.
Уравнение (12.2.34) энергии квазигеострофического потока учитывает вклад в кинетическую энергию только от геострофи-ческих течений. Поэтому для планетарной волны (12.3.1)
плотность кинетической энергии =
= т ря К + 01) = os2H Wfl ¦ < 12-3-7>
Черта сверху, как и в гл. 6, означает осреднение по длине вол-
ны. Плотность потенциальной энергии (или доступной потенциальной энергии) записывается обычным выражением для волны в рамках теории мелкой воды
1 ---- 1 2
плотность потенциальной энергии = у Р?ГП2 == -j Р?Г]0- (12.3.8)
Таким образом,
плотность кинетической энергии = ,,2 . 2) r,/f2== ,,з п2 (] о о q\
плотность потенциальной энергии ' ' * '' о н ’ ' '
где ин представляет собой горизонтальное волновое число, а а — радиус Россби. Следовательно, длинные планетарные волны, т. е. те волны, длина которых велика по сравнению с радиусом Россби, большую часть своей энергии содержат в потенциальной форме, в то время как большая часть энергии коротких волн является кинетической. Это положение оказывается справедливым для любого квазигеострофического потока.
Расчеты потоков энергии, которые можно выполнить, например, с помощью соотношения (12.2.34), позволяют записать плотность потока энергии в меридиональном направлении в следующем виде:
P# = - pga24 = — -i pga2kor^ = Ecgy. (12.3.10)
(Отметим, что этот результат справедлив лишь в том случае, когда плотность потока энергии выражается в терминах агео-строфических скоростей. См. [476].) Первое равенство основано на выражении (12.2.18) для у.Л. Второе следует из подстановки соотношения (12.3.1), а третье, последнее, получается с учетом выражения (12.3.4) для cgy. Е представляет собой плотность полной энергии, равную сумме (12.3.7) и (12.3.8). Отсюда следует заключение, что при северной групповой скорости существует агеострофический поток энергии того же направления, и наоборот. Планетарные волны также осуществляют меридио-
нальный перенос в северном направлении восточной составляющей импульса:
puv = — ур/г/(?Т)0//о)2- (12.3.11)
Поскольку в соответствии с выражением (12.3.2) оо и k имеют противоположные знаки, меридиональный поток восточной составляющей импульса направлен в противоположную сторону по отношению к плотности потока энергии. Говоря иначе, западная составляющая импульса уносится от источника в направлении групповой скорости. Этот результат имеет определенный физический интерес, поскольку изменения потока, скажем, из-за диссипации энергии планетарных волн, должны сопровождаться ростом западной составляющей среднего течения (см. разд. 8.15). Этот эффект имеет прямое отношение к внезапным стратосферным потеплениям, [601, 609], волнам, создаваемым Гольфстримом [774] и другим явлениям. Обзор исследований по этому вопросу представлен в работе Дикинсона [168], а его детальное обсуждение дано в статьях [664, 666].
Между длинными и короткими волнами существуют и другие ОТЛИЧИЯ. Для коротких ВОЛН (yiuCL 1), энергия которых в основном является кинетической, дисперсионное соотношение
(12.3.2) может быть приближенно записано следующим образом:
Предыдущая << 1 .. 80 81 82 83 84 85 < 86 > 87 88 89 90 91 92 .. 170 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed