Динамическая метеорология - Методичка

Предмет и задачи динамической метеорологии.К массовым силам относятся те силы, которые действуют на каждый элементарный объем воздуха, и обычно, рассчитываются на единицу массы. К ним относятся: Сила тяжести представляет собой векторную сумму двух сил: силы земного притяжения, направленной к центру Земли, и центробежной силы, возникающая изза вращения Земли вокруг своей оси и направленная по радиусу круга широты, проходящей через рассматриваемую точку. Сила Кориолиса (отклоняющая сила вращения земли) связана с вращением Земли вокруг своей оси и действует на движущиеся относительно Земли частицы воздуха (на воздушные течения атмосферы). Сила Кориолиса возникает в результате переносного вращательного движения Земли и одновременного движения частиц воздуха относительно земной поверхности. или . где ? - угловая скорость вращения Земли. К поверхностным силам относятся те силы, которые действуют на соприкасающиеся поверхности слоя воздуха.Таким образом, можно значительно упростить уравнения динамики атмосферы. Один из методов упрощения уравнений динамики атмосферы основан на теории подобия. Теория подобия позволяет установить, как изменяются соотношения различных сил, действующих в атмосфере, при изменении масштабов движений и характерных скоростей. Найдем критерии подобия движения вязкой сжимаемой жидкости. Оценкой порядка величины каждого слагаемого в уравнении служит стоящий при нем постоянный коэффициент, составленный из характерных масштабов и имеющий размерность ускорения.Подставляя это соотношение в уравнение первого начала термодинамики: и выполнив интегрирование получите уравнение политропического процесса: . Адиабатическим процессом называется процесс, происходящий без обмена теплом между частицей и окружающей средой, т.е. приток тепла равен нулю. В этом случае воздух уже насыщен водяным паром, подъем и охлаждение сопровождается конденсацией и выделением скрытой теплоты конденсации. Одной из главных причин, вызывающих развитие вертикальных движений в атмосфере является разность между температурой движущейся порции воздуха и температурой окружающей ее атмосферы. Состояние атмосферы, при котором порция воздуха, начавшая движение по вертикали, получает ускорение в том же направлении, стремящееся удалить частицу от исходного уровня (положительное ускорение) называется неустойчивым состоянием.Если же геопотенциал рассчитывается относительно любого другого уровня, то этот геопотенциал называется относительным геопотенциалом. С помощью (1), учитывая уравнение статики и состояния, получите формулы абсолютного и относительного геопотенциала, а также их изменений, дайте их анализ. Геострофическим ветром называется ветер без ускорения в свободной атмосфере (при отсутствии трения). Получите формулу для расчета скорости геострофического ветра, удобную для практического использования Рассматривая случай политропной атмосферы , или , т.е. случай, когда температура линейно меняется с высотой, получите формулу изменения геострофического ветра с высотой и проанализируйте ее.При положительной (циклонической) кривизне нормалей линии тока расходятся по течению, а при отрицательной (антициклонической) кривизне нормалей лини тока сходятся по течению. n Градиентный ветер - это ветер, при котором линии тока (вблизи рассматриваемой точки и в рассматриваемый момент времени) совпадают с изобарами, т.е. Используя уравнение (1) получите формулу скорости градиентного ветра при круговых изобарах и дайте ее анализ. Выведите формулу угла наклона поверхности раздела с учетом движения фронта, считая ветер по обе стороны фронта геострофическим. При решении задач контрольной работы №1 используются такие понятия, как дифференциальные характеристики метеорологических полей (градиент, дивергенция и вихрь скорости ветра), связь между полной и частной производной по времени.