Т.О. при принятых условиях одни и те же горизонтальные изменения изотерм или изогипс приводят нарушению баланса термического (т.е. и геострофического) ветра с высотой
Фактор, вызывающий разрушение
баланса термического ветра, принято называть Q-вектором
Q-вектор в натуральных координатах
Q-вектор в дельте струи и деформационном поле
1) Не параллельность изотерм и изогипс (бароклинность) порождает условия для того, чтобы геострофический поток разбалансировался с высотой.
3) Характеристикой этих условий является Q-вектор
2) Этот вектор описывает условия (конфигурацию изогипс ОТ и АТ), которые порождают появление в потоке ускорений и замедлений
Ускорения и вертикальные токи
Следующее приближение – квазигеострофичность атмосферы
•Квазигеострофичность: ускорения атмосферного потока считаем, используя геострофический ветер
•Получим агеострофическую форму уравнений движения атмосферы:
u |
1 p |
|
1 |
dv |
u |
|
|
|
1 dvg |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
l y |
|
|
|
l dt |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
l dt |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
v |
1 p |
|
|
1 du |
v |
|
|
|
|
1 dug |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
l y |
|
l dt |
|
|
l dt |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(это |
уравнение |
dv |
|
1 |
|
p |
lu) |
||
dt |
y |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||
(это |
уравнение |
du |
|
|
1 |
|
p |
lv) |
|
dt |
|
|
y |
||||||
|
|
|
|
|
|||||
Две формы агестрофических уравнений движения:
через ф актический ветер Us = ug ;vg :
|
|
|
|
1 |
|
|
dv |
u |
1 |
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
u u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dU |
|
|
||||||||||||
|
g |
|
|
|
l dt |
|
|
|
l y |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
g |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 dug |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
s |
U |
g |
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 p |
l |
|
dt |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v vg |
|
|
|
l |
dt |
|
vg |
l y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
через агео стро ф ический ветер Ua = ua;va : |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
dv |
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
u |
|
|
|
|
|
|
|
g |
|
u u u |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
dUg |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
l dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
a |
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 dug |
|
va v vg |
|
|
U |
a |
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
dt |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
va |
|
l |
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
(Уметь переходить от векторной формы к координатной ! )
Рассчитаем дивергенцию агеострофического ветра, пренебрегая пока изменениями плотности
w |
|
|
|
ug |
|
vg |
|
1 dv |
|
1 du |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
z |
|
s |
|
x |
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x l dt |
|
y l dt |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 dv
x l dt
1 du
y l dt
1 d v
l dt x
1 d ul dt y
u
x
uy
v |
|
v v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
x y |
|
1 d v |
|
u u |
|
v |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
y |
|
|
y |
||||
u |
|
v u |
|
l dt |
x |
|
|
x |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
x |
y y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
u |
|
|
|
1 d |
u |
v |
|
|
||||
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
||||||||||
|
x |
|
y |
|
|
l |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
dt |
x |
y |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
u |
|
|
|
|
|
|
y |
||
|
x |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Агеострофический поток дивергентен !
Т.Е. он уже порождает вертикальные движения
Уравнение неразрывности при учете ускорений
позволяет рассчитать вертикальные скорости!
уравнение неразрывности при учете ускоренности движения атмосферы
|
w |
|
|
|
|
|
|
ug |
|
vg |
|
|
|
|
1 dv |
|
|
1 du |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
z |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
y |
|
|
x l dt |
|
y l dt |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 dv |
|
1 du |
|
1 d w |
|
|
|
w |
|
|
|
1 |
|
|
d |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
z |
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
l |
|
|
dt |
|||||
|
x l dt |
|
y l dt |
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
•Обратите внимание на то, что это уравнение в метеорологии известно как «уравнение вихря»!
•По смыслу уравнение вихря служит не для прогноза, а для диагноза вертикальных скоростей