Interested Article - Геострофический ветер
- 2021-09-06
- 1
Геострофи́ческий ве́тер (от др.-греч. γῆ «земля» + στροφή «поворот») — вызванный вращением Земли теоретический ветер , который является результатом полного баланса между силой Кориоли́са и горизонтальным компонентом силы барического градиента — такие условия называются геострофическим балансом. Геострофический ветер направлен параллельно изобарам (линиям постоянного атмосферного давления на определённой высоте). В природе такой баланс встречается редко. Реальный ветер почти всегда отклоняется от геострофического за счёт действия других сил ( трение о поверхность Земли, центробежная сила ). Таким образом, реальный ветер будет равен геострофическому, если отсутствует трение и изобары являются идеальными прямыми. Несмотря на практическую недостижимость таких условий, трактовка ветра как геострофического явления — достаточно хорошее первое приближение для определения потоков в атмосфере вне тропической зоны .
Происхождение
Воздух движется из областей с высоким давлением в область с низким давлением благодаря существованию силы барического градиента . Однако как только воздух приходит в движение, на него начинает действовать и сила Кориолиса, которая отклоняет поток на восток в Северном полушарии и на запад в Южном полушарии. С увеличением скорости ветра увеличивается и отклонение под влиянием силы Кориолиса. Отклонение увеличивается до тех пор, пока сила Кориолиса и сила барического градиента не сбалансируют друг друга, в результате чего воздух будет перемещаться уже не от области высокого давления в область низкого, а вдоль изобары (линии равного давления). Геострофическим балансом объясняется, почему системы низкого давления (в частности, циклоны ) вращаются против часовой стрелки, а системы высокого давления (в частности, антициклоны ) по часовой стрелке в Северном полушарии (и наоборот в Южном полушарии). Им же объясняется и барический закон ветра .
Геострофические течения
Многие течения в океане тоже геострофические. Как многочисленные измерения метеозондов , собирающих информацию об атмосферном давлении на разных высотах в атмосфере, используются для того чтобы определить поле атмосферного давления и вывести геострофический ветер, также и измерения плотности по глубине в океане используются для вывода геострофических течений. Спутниковые альтиметры также используются для измерения аномалий высоты морской поверхности , которая позволяет вести расчёт геострофических течений. Геострофическое течение в воде или в воздухе — это нулевой частоты.
Ограничения геострофического приближения
Эффект трения между воздухом и земной поверхностью нарушает геострофический баланс. Трение замедляет поток, уменьшая эффект от силы Кориолиса. В результате сила барического градиента имеет больший эффект, и воздух всё-таки движется от высокого атмосферного давления к низкому атмосферному давлению, хоть и с большим отклонением. Это объясняет, почему ветры в системах высокого давления ( антициклонах ) расходятся от центра системы, тогда как ветры в системах низкого давления ( циклонах ) спирально закручиваются к центру системы.
При расчёте геострофического ветра пренебрегают силой трения, что обычно является хорошим допущением для мгновенного потока в средней тропосфере умеренных широт. Но, несмотря на то, что агеострофические члены в уравнении геострофического баланса относительно малы, они вносят значительный вклад в картину потоков и, в частности, играют большую роль в усилении и ослаблении ураганов .
Математическое выражение
В приближении геострофического баланса компоненты вектора скорости геострофического ветра на могут быть записаны как:
где:
- — ускорение свободного падения (9.81 м с −2 );
- — параметр Кориолиса ;
- — угловая скорость вращения Земли;
- — широта (параметр Кориолиса равен примерно 10 −4 с −1 );
- — высота геопотенциала изобарической поверхности.
Справедливость этого приближения зависит от локального числа Россби . На экваторе приближение не работает, поскольку там равняется нулю, и в тропиках обычно не используется.
Вектор скорости геострофического ветра также можно выразить через градиент высоты геопотенциала на изобарической поверхности:
Параметры: , подстрочный индекс [ прояснить ]
См. также
Ссылки
- // Метеорологический словарь.
- Геострофический ветер // Газлифт — Гоголево. — М. : Советская энциклопедия, 1971. — С. 323. — ( Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 6).
- Роберт Стюарт. . — 2005. от 3 января 2011 на Wayback Machine
- 2021-09-06
- 1