соседних точках пространства, хотя вычисляются для определённой точки. Такими характеристиками являются дивергенция, вихрь скорости.

9.9.1 Дивергенция вектора скорости ветра

С дивергенцией связан приток (отрицательная дивергенция, конвергенция) или отток (положительная дивергенция) воздуха в данной точке пространства.

iДивергенция представляет собой относительное изменение объёма, зани-

маемого единичной массой воздуха за единицу времени

Для количественной оценки этой особенности атмосферных движений используется величина:

где u, v и w (τ) – проекции вектора скорости на соответствующие оси координат.

На картах погоды наблюдаются области сходимости или расходимости воздушных течений, что выражается в виде сходящихся или расходящихся изобар, изогипс, что выражается как горизонтальная дивергенция вектора скорости:

Не следует полностью отождествлять дивергенцию со сходимостью или расходимостью воздушных потоков в окрестностях рассматриваемой точки, поскольку величина дивергенции зависит не только от направления ветра, но и от модуля скорости

(рис. 9.16).

iПоле, в котором дивергенция скорости отлична от нуля, характеризуется

не только сходимостью или расходимостью линий тока, но и изменением скорости в направлении линий тока, либо тем и другим одновременно

Можно представить прямолинейные потоки воздуха, где модуль скорости в направлении потока возрастает или убывает:

Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии

Рис. 9.16. Дивергенция (D≠0) в поле прямолинейных воздушных потоков

Дивергенция вектора скорости в поле геострофического ветра:

Вычисление величины горизонтальной дивергенции вектора скорости в атмосфере представляет определённую трудность, поскольку её порядок 10-5–10-6 с-1.

9.9.2. Вихрь вектора скорости ветра

В атмосфере непрерывно возникает и развивается множество вихрей разных размеров от самых малых – диаметром от нескольких десятков метров (смерчи, тромбы, торнадо) до вихрей синоптического масштаба – диаметром несколько тысяч километров (циклоны и антициклоны). Циклонические и антициклонические атмосферные вихри играют существенную роль в изменении погоды на значительных территориях.

Для оценки тенденции возникновения вращательного движения в атмосфере используется вихрь скорости

Ω = × V

Вихрь скорости Ω имеет определённую величину и направление и является характеристикой локального вращения около мгновенных осей в движущейся атмосфере.

Составляющие вихря скорости по осям координат X, Y, X (P):

Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии

характеризуют тенденцию возникновения вращательного движения вокруг соответствующих осей X, Y, Z.

Поскольку вращательные движения в вертикальной плоскости (вокруг осей X и Y) для вихрей синоптического масштаба малы, при рассмотрении крупномасштабных процессов ограничиваются рассмотрением вертикальной составляющей вихря скорости, характеризующей вращательное движение в горизонтальной плоскости (вокруг оси Z или Р).

В синоптической метеорологии под вихрем понимают вертикальную составляющую вихра скорости, называемую здесь завихренностью:

Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии

P2

P3 P0 P 1

P4

а) Прямоугольная сетка

Рис. 9.17. Схема для расчёта лапласиана от давления

При расчёте лапласиана в области циклонически изогнутых изобар получим положительное его значение, при расчёте лапласиана в области антициклонически изогнутых изобар – отрицательное. Следовательно, в областях низкого давления, где циркуляция направлена против часовой стрелки, Ω >0. В областях высокого давления, где циркуляция направлена по часовой стрелке – Ω <0.

iЗнаки вихря и лапласиана от давления (геопотенциала) совпадают

С другой стороны, с приближением циклона давление в данном районе понижается, высоты изобарических поверхностей также понижаются. С приближением анти-

Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии