- •Волны в атмосфере
- •Типы атмосферных волн в зависимости от
- •По природе образования- звуковые, ударные, гравитационные (поверхностные и внутренние)
- •Напоминалка из физики:
- •Для нас волны – это частные решения уравнений динамики атмосферы
- •Линеаризация – основной прием получения волновых уравнений
- •Методика анализа волновых явлений
- •Звуковая волна - упругая продольная волна, представляющая
- •Звуковые волны – продольные.
- •Порядок решения волнового уравнения (на примере звуковых волн):
- •Внимание! Дисперсионное соотношение имеет такой
- •Звуковые волны делятся:
- •(Внешние) гравитационные волны–Это
- •Решение для внешних гравитационных волн
- •Механизм: эти волны получаются потому, что возмущение поверхности двигается много быстрее, чем частицы
- •Внутренние гравитационные волны (волны плавучести) –тоже вертикально поперечные
- •Внутренние (гравитационные) волны–Это
- •Переход к возмущениям функций и преобразование Буссинеска
- •Справка:
- •Иллюстрации концепции описания волн плавучести
- •Линеаризация и вывод уравнения волн плавучести
- •Дисперсионное соотношение для волн плавучести
- •Анализ свойств волн плавучести
- •Горизонтально поперечные волны в атмосфере
- •Уравнения баротропной атмосферы («мелкой воды»)
- •Инерционные волны
- •Решение:
- •Траектории частицы при инерционном колебании на разных широтах
- •Инерционные колебания атмосферы – это
- •Инерционно-гравитационные волны: линеаризация
- •Две группы инерционно- гравитационных волн
- •Роль быстрых гравитационно-инерционных волн в атмосфере – адаптация
- •Постановка
- •Как выглядит процесс адаптации?
- •Вывод:
- •Планетарные волны и связанные ними атмосферные процессы
- •Зачем нужно знать?
- •Смена зонального и меридианального типов циркуляции
- •Зональная циркуляция – это эффект осреднения горизонтальной, переносящей тепло и момент
- •Возникновение вихрей из волн
- •Волны Россби, 1939
- •На ежедневных картах барической топографии видно непрерывное сложное движение атмосферы в виде крупномасштабных
- •Напоминалка: Динамика атмосферы в квазигеострофическом приближении
- •Первый случай: волны Россби по долготе на бездивергентном (среднем) уровне
- •Техника получения волновых решений
- •Фазовая скорость волны Россби
- •Групповая скорость волн
- •Групповая скорость волн Россби
- •Дисперсия
- •Итак, для атмосферы характерны собственные колебания большой длины и низкой частоты, обладающие дисперсией
- •Про волны нужно знать хорошо! А не то…
Дисперсия
Если в среде нет дисперсии, то волновой пакет перемещается, сохраняя форму.
Если дисперсия есть – он распадается.
Дисперсия – следствие зависимости фазовой скорости от длины волны (волнового числа) Т.к. для волн Россби
c = U - /k2,
То у них есть дисперсия и в атмосфере волновые пакеты меняют форму
Дисперсия волн Россби (К1=3/R=4,7·10-4км-1; К2=5/R=7,8·10-4км-1)
t=0
y(x t) z(x t)
t=15
y(x t)
z(x t)
2 |
|
|
|
|
|
t=30 |
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
1 104 |
2 104 |
3 104 |
|
104 |
t=45 |
0 |
4 |
|||||
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
синий пунктир – |
||
0 |
1 |
|
4 |
2 |
|
4 |
3 |
4 |
4 |
10 |
|
|
10 |
10 |
4 10 |
||||
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
красная сплошная–- |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y(x t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z(x t) |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
4 |
|
|
|
4 |
|
|
|
4 |
|
|
|
4 |
|
0 |
2 |
10 |
3 |
10 |
4 |
10 |
||||||||
|
1 10 |
|
|
x |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
y(x t) |
|
|
|
|
|
|
z(x t) |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
z(x t)2 cos[k1 (x |
c1 t)] |
|
|
|||
|
0 |
1 104 |
|
2 104 |
3 104 |
4 104 |
y(x t) cos[k1 (x |
c1 t)] x cos[k2 (x |
c2 t)] |