30. Действительный ветер. Вычисление дивергенции, вихря и циркуляции скорости ветра.

Действительный ветер(ДВ) в атмосфере отличается от градиентного и геострофического. Наиболее велики эти отличия в приземном слое атмосферы, что связано с влиянием силы трения и нестационарностью атмосферных движений. ДВ можно представить как сумму: , где - агеострофические составляющие ветра, и - геострофические составляющие ветра. На практике для определения скорости ветра обычно ограничиваются использованием зависимости , где k – переходный коэффициент, который различен в зависимости от географической широты, условий орографии, величины скорости ветра и т.д. в общем случае для приближенной оценки скорости ветра используют зависимость: Влияние трения в приземном слое сказывается в отклонении направления ДВ от касательной к изобарам в среднем на 35-40˚ над сушей и 10-15˚ над морем. В сложных орографических условиях направление ветра может меняться на 90˚. В различных секторах циклона угол отклонения также различный, что можно объяснить различными ускорениями при нестационарном движении в перемещающемся циклоне. Другой причиной могут быть различия в стратификации воздушных масс. Чем неустойчивее стратификация, тем более в нижних слоях ветер приближается по величине и направлению к геострофическому. Кроме того угол отклонения ветра от градиента при больших скоростях ветра больше, чем при малых, в неустойчивых возд.массах больше, чем в устойчивых и т.д. в теоретических исследованиях допускается, что в атмосфере выше пограничного слоя ДВ близок к геострофическому. В приземном слое, где направление ветра практически не меняется, скорость быстро возрастает с высотой по логарифмическому закону. Выше приземного слоя скорость продолжает возрастать, причем ветер поворачивает вправо(для сев.полушария) до тех пор, пока не будет направлена по касательной к изогипсе, а по величине не достигнет . это происходит на высоте около 1 км.

Вектор скорости V и его составляющие u, v, w относятся к определенной точке пространства. Представляют интерес, в том числе и для прогностических целей, характеристики поля скоростей. Такими характ-ками являются дивергенция, вихрь и циркуляция скорости. Дивергенция вектора скорости в пространстве опред-ся уравнением: В горизонтальной плоскости: С дивергенцией ДВ связан приток или отток воздуха в данной точке пространства. При расходимости вектора скорости, когда D>0, происходит отток воздуха от данной точки. При сходимости вектора скорости, когда D<0, происходит приток воздуха. Дивергенция вектора скорости является скаляром. Дивергенция скорости или количества движения характеризует приток или отток массы воздуха и поэтому тесно связана с уравнением неразрывности. Вычисление дивергенции скорости сопряжено с большими трудностями, так как по сравнению с u и v величина D очень мала.

Вихрь скорости определяется формулой: Каждая из составляющих вихря скорости по осям координат x,y,z характеризует тенденцию вращательного движения частиц воздуха вокруг соответствующей оси. Поскольку вращательные движения в вертикальной плоскости в крупномасштабных атмосферных процессах очень малы, для таких процессов достаточно ограничиться рассмотрением вертикальной составляющей вихря скорости, характеризующей тенденцию вращательного движения в горизонтальной плоскости вокруг оси z. вихрь скорости является очень важной характеристикой атмосферных процессов, так как с его изменениями связано изменение барического поля во времени( действие циклонов и антициклонов).

Циркуляция скорости ветра – это криволинейный интеграл по замкнутому контуру в вертикальной составляющей вихря. В случае безвихревого поля он равен нулю.