Meteorologie dinamică

Articol principal: Meteorologie .

Meteorologia dinamică este disciplina fizico-matematică aplicată a științelor atmosferice care se ocupă cu studierea fenomenelor fizice inerente dinamicii circulației atmosferei terestre pe scări spațio-temporale variind de la minute (de exemplu, unde gravitaționale ) la așa- numită variabilitate de frecvență scăzută ( variabilitate de frecvență scăzută , ordinea a 10 zile) care afectează scările spațiale la nivel planetar, pornind de la ecuațiile dinamicii fluidelor aplicate sistemului de referință non-inerțial al Pământului rotativ ( dinamica geofluidelor ) sau ecuațiile dinamica , ecuația termodinamicii ( prima lege a termodinamicii ) și ecuația de conservare a masei .

Studiul meteorologiei dinamice are loc și cu ajutorul statisticilor ; în acest sens, procesele deterministe nu sunt de interes, ci distribuirea unor indicatori particulari.

Descriere

Circulația atmosferică

Același subiect în detaliu: circulația atmosferică , atmosfera barotropă și atmosfera baroclinică .

Stratificarea unui fluid barotrop sub presiune și densitate

Liniile de densitate și izobarele se intersectează într-un fluid baroclinic (deasupra). Deoarece densitatea este legată de temperatură, pe o hartă de suprafață, izobarele și izotermele se intersectează între ele

Motorul mișcărilor atmosferice este de încălzire solară : diferența de temperatură dintre încălzire care are loc în inter- tropicale - ecuatorial centura de siguranță și răcirea care are loc în zonele polare determină unele mecanisme - cheie în dinamică a atmosferei. Prima este identificată ca celula lui Hadley, ceea ce explică în principal circulația în zonele tropicale. În realitate, soluția celulei Hadley se obține din ecuațiile mișcării numai în prezența vâscozității , atât verticale cât și orizontale (Cessi, 1998). Această soluție asigură ridicarea în sus a aerului tropical fierbinte care este transportat către poli, cu mult înainte ca acesta să coboare formând o centură de afundare care coincide cu regiunea deșerturilor subtropicale.

Celălalt mecanism predominant în circulația atmosferică este instabilitatea baroclinică sugerată de Jule Gregory Charney în 1947 care determină nașterea ciclonilor de latitudine medie. Mecanismul transferului de căldură din zonele tropicale în latitudine medie este, de asemenea, determinat de alte mecanisme, de exemplu, uraganele joacă un anumit rol în acest context.

Deși încălzirea solară este principala cauză a mișcărilor atmosferice, interacțiunea fluxului atmosferic cu munții joacă un rol decisiv în meteorologia dinamică. De exemplu, mecanismul ciclogenezei alpine (Speranza și colab., 1985), undele gravitaționale, situațiile aluviale (Buzzi și colab., 1998) sunt cauzate tocmai de interacțiunea fluxurilor atmosferice cu munții (de exemplu stau ).

Scale de mișcare atmosferică

Același subiect în detaliu: scale de mișcare geofizice .

În funcție de problema studiată, ecuațiile implicate pot fi simplificate prin asumarea unor termeni preponderenți asupra celorlalți prin asumarea corespunzătoare ( scara mișcării studiate: această operație, frecvent utilizată în studiul fenomenelor meteorologice, în practică favorizează spațiul-timp scale care sunt dorite De studiat Pentru studiul undelor planetare , de exemplu, undele gravitaționale sunt neglijate.

Ecuații generale

Același subiect în detaliu: ecuațiile primitive ale mișcărilor atmosferice .

Ecuații de scară

Scalarea este o operație de filtrare care vă permite să separați fenomenele care vă interesează de cele care nu. Se presupune că unii termeni ai ecuațiilor sunt mici în comparație cu ceilalți.

Ecuații aproximative pentru mișcări cvasiplanare

În mișcările la scară planetară, scara sinoptică și mezoscală, deplasările verticale sunt neglijabile în comparație cu mișcările orizontale.

Ecuațiile aproximative sunt ^[1] :

{\frac {Du}{Dt}}-fv=-{\frac {1}{\rho }}{\frac {\partial p}{\partial x}}

{\ displaystyle {\ frac {Du} {Dt}} - fv = - {\ frac {1} {\ rho}} {\ frac {\ partial p} {\ partial x}}}

{\ displaystyle {\ frac {Du} {Dt}} - fv = - {\ frac {1} {\ rho}} {\ frac {\ partial p} {\ partial x}}}

{\frac {Dv}{Dt}}+fu=-{\frac {1}{\rho }}{\frac {\partial p}{\partial y}}

{\ displaystyle {\ frac {Dv} {Dt}} + fu = - {\ frac {1} {\ rho}} {\ frac {\ partial p} {\ partial y}}}

{\ displaystyle {\ frac {Dv} {Dt}} + fu = - {\ frac {1} {\ rho}} {\ frac {\ partial p} {\ partial y}}}

Unde u, v sunt componentele zonale (adică orientate spre est) și sudice (adică orientate spre nord) ale vitezei, f este vorticitatea planetară , adică vorticitatea intrinsecă în mișcarea de rotație a suprafeței pământului:

f=2\Omega \sin(\Phi )

{\ displaystyle f = 2 \ Omega \ sin (\ Phi)}

{\ displaystyle f = 2 \ Omega \ sin (\ Phi)}

unde este $\Omega$ ${\ displaystyle \ Omega}$ $\Omega$ este viteza unghiulară a mișcării de rotație a Pământului, $\Phi$ ${\ displaystyle \ Phi}$ $\ Phi$ este latitudinea. Termenii $-fu$ ${\ displaystyle -fu}$ ${\ displaystyle -fu}$ Și $f v$ ${\ displaystyle fv}$ ${\ displaystyle fv}$ reprezintă componenta accelerației datorată forței Coriolis .

Ecuațiile sunt obținute din ecuația Navier-Stokes pentru impuls, neglijând componenta de frecare și echilibrând componenta verticală a gradientului de presiune cu forța datorată geopotențialului .

Același subiect în detaliu: mișcări aproape plane .

Apropiere omogenă a stratului superficial

Atunci când avem de-a face cu mișcări planetare sau sinoptice la scară largă, este adesea convenabil să considerăm atmosfera (sau oceanul) ca un strat de fluid de grosime neglijabilă, în care viteza este independentă de înălțime. Vorbim apoi de strat omogen superficial ^[2] .

Bibliografie

Benzi, R., A. Speranza și A. Sutera, 1986: Un model baroclinic minim pentru proprietățile statistice ale variabilității cu frecvență redusă. J. Atmos. Sci., 43, 2962-2967. [1] ^{[ conexiune întreruptă ]}

Buzzi, A., N. Tartaglione, P. Malguzzi, 1998: Simulări numerice ale inundațiilor din Piemonte din 1994: rolul orografiei și proceselor umede. Lun. Wea. Rev., 126, 2369-2383 [2] ^{[ conexiune întreruptă ]}

Cessi, P., 1998: Momentul unghiular și omogenizarea temperaturii în circulația simetrică a atmosferei. J. Atmos. Sci., 55, 1997-2015. [3] ^{[ link rupt ]}

Charney, JG 1947: Dinamica undelor lungi într-un curent baroclinic de vest. J. Meteor., 4.135-62.

Speranza, A., A. Buzzi, A. Trevisan, P. Malguzzi 1985: O teorie a ciclogenezei profunde în râul Alpilor: modificări ale instabilității baroclinice prin topografia localizată. J. Atmos. Sci., 42, 1521-1535. [4] ^{[ conexiune întreruptă ]}

Notă

^ Holton, p40
^ Gill, p231

Elemente conexe

linkuri externe

( EN ) Meteorology Dynamic , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Controlul autorității	Thesaurus BNCF 24141 · LCCN (RO) sh85040311 · BNF (FR) cb11979638t (data)

Portal de meteorologie : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de meteorologie

[1] Holton, p40

[2] Gill, p231

[1]

[2]