Важное следствие:
|
|
|
|
|
|
|
справедливы уравнения |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
d f |
|
|
|
|
|
|
|
w |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 d f |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
l |
dt |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
dt |
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
d f |
|
|
f |
|
|
d |
|
1 |
0 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
z |
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
w |
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
g |
p |
|
f |
|
z |
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
g |
p |
0 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p g z!! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
|
|
|
|
1 |
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
p |
|
dt |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Причина
вертикальных токов в атмосфере –
Это изменение градиента потенциально й температуры
Которые и вызывают изменения вихря
Но и наоборот!
Если есть восходящее движение, то вихревая трубка растягивается вверх и сжимается
Тогда ускоряется вращение (сохраняется момент), увеличивается линейная скорость частиц на траекториях, а значит и поперечный градиент давления.
Т.е. циклон углубляется (давление падает в центре).
При нисходящих токах процесс идет в сторону повышения давления.
Основоположники теории потенциального вихря
Ганс Эртель, немец
Карл-Густав Россби, швед
Применение
потенциального вихря (NWS USA)
04 July 2005/12.00 UTC - Vertical cross section;
black: isentropes (ThetaE),
dark green thin: potential vorticity <1 unit, dark green thick: potential vorticity >=1 unit,
orange thin: IR pixel values, orange thick: WV pixel values
Поперечное сечение изоэнтропических поверхностей (тонкие линии)
Толстая линия – тропопауза (на ней PV=2)
Изотахи (сплошные – направление внутрь, пунктирные – наружу) циркуляции воздуха
Два фактора, изменяющих вращение атмосферных потоков : широта и высота гор (северное полушарие) ( +f)· ρ-1=const
Если стратификация становится устойчивее (растет расстояние между изотетами) вращение должно усиливаться
При движении к полюсу растет переносный вихрь и Zn вращ должно убывать
Следствия: западный поток не должен поворачивать к северу или югу, а восточный способен это делать, сохраняя абсолютный вихрь
Изменение потока при сохранении потенциального вихря. 1) восточный поток
1)Для сохранения вихря восточный поток должен обтекать гору с циклоническим искривлением траектории (справа).
2)Над горой собственное вращение усиливается, поэтому траектория должна повернуть антициклонически и вернуться к исходному направлению
Изменение потока при сохранении потенциального вихря. 2) западный поток
1) При первоначальном подъеме поток начнет поворачивать циклонически за счет уменьшения высоты 2)Для сохранения вихря западный поток должен начать обтекать гору с
антициклоническим искривлением траектории (слева). 3)Опускаясь он ускоряет вращение и усиливает антициклоничность
4)Для сохранения потенциального вихря траектория должна повернуть циклонически и вернуться к исходному направлению 5) Но любое отклонение от прямолинейного западного потока нарушает
сохранение абсолютного вихря. Поэтому траектория становится волнообразной.
В южном полушарии этот эффект проявляется в западном потоке так:
Значения вертикальной и горизонтальных составляющих вихря
L 1000 км, H=1 км, U=V=10 м/с, W=10-2 м/с
O |
|
w |
|
v |
|
W |
|
|
V |
|
10 |
8 |
|
|
2 |
|
1 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10с |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
z |
|
|
L |
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
u |
|
|
w |
|
V |
|
|
W |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 2 10 8 с 1 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
x |
|
H |
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
v |
|
u |
|
U |
|
V |
10 |
5 |
10 |
5 |
|
5 |
|
1 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10с |
|
|
|
|||||||||
|
|
y |
|
L |
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
В атмосфере вихревые трубки располагаются:
–Почти горизонтально
–То, что видим от ИСЗ – это расположение в горизонтальной плоскости самих вихревых трубок