- •1.Силы, действующие в атмосфере. Массовые и поверхностные силы.
- •2.Особенности проявления силы тяжести в атмосфере.
- •3.Особенности проявления силы Кориолиса в атмосфере.
- •4.Особенности проявления поверхностных сил в атмосфере.
- •5. Тензор упругих напряжений. Связь с вязкостью.
- •7. Индивидуальная и локальная производные. Что изменяется в ур-ниях движения?
- •16.Число гомохронности. Пример применения
- •17. Число Фруда. Пример применения
- •18. Число отклонения от геострофичности. Пример применения
- •19. Число Эйлера. Пример применения
- •20. Число Рейнольдса. Пример применения.
- •22. Определение n- мерного векторного пространства. Свойства.
- •23. Скалярное произведение векторов. Пример в д. Метеорологии.
- •24.Векторное произведение векторов. Пример в динам. Метеорологии
- •Понятие тензора. Пример в динам. Метеорологии
- •27. Ковариантное и контравариантное преобразование
- •28. Уравнение статики. Однородная атмосфера
- •29. Уравнение статики. Политропная атмосфера
- •30. Интегрирования уравнения статики. Барометрические формулы.
- •31. Геопотенциал. Абсолютная и относительная топография.
- •32.Ветер в свободной атмосфере. Гидростатическое и геострофическое приближения.
- •33.Геострофический и градиентный ветер. Линейка Пагосяна.
- •34.Баланс сил в циклоне и антициклоне. Выражения для скорости ветра.
- •36) Выражение и физический смысл дивергенции и ротора в натуральных координатах
- •38) Уравнение Пуассона
- •39) Понятие о потенциальной температуре
- •40. Условие вертикальной устойчивости. Сухоадиабатический градиент.
- •41. Сжатие или расширение воздушного столба. Адвекция тепла и адвекция холода.
- •42. Термодинамические процессы во влажном ненасыщенном воздухе. Виртуальная температура.
- •43. Термодинамические процессы во влажном насыщенном воздухе. Температура точки росы. Высота конденсации. Отношение смеси.
- •44. Понятие и расчет энергии неустойчивости. Мощность конвекции.
- •45.Влажноадиабатический градиент. Последовательность развития конвекции.
- •46. Использование термодинамических графиков. Эквивалентная температура.
- •47. Волновые движения в атмосфере. . Продольные и поперечные волны.
- •49.Процессы, приводящие к движению в атмосфере. Преобразование энергии.
- •51.Взаимодействие глобальных и местных циркуляционных ячеек.
31. Геопотенциал. Абсолютная и относительная топография.
Геопотенциал. Положение любой точки в атмосфере можно задать её высотой над уровнем моря. Для этой же цели можно воспользоваться потенциалом силы тяжести (или геопотенциалом). Геопотенциал (Φ) в данной точке на высоте Z представляет собой работу, которая затрачивается на преодоление силы тяжести при перемещении единицы массы от центра Земли до заданного уровня. Для удобства геопотенциал на уровне моря принимается равным нулю. Различают абсолютный геопотенциал (отсчитываемый от уровня моря) и относительный (отсчитываемый не от уровня моря, а от нижележащей изобарической поверхности). На бесконечно малом отрезке dz, вдоль которого ускорение силы тяжести g можно считать постоянным, эта работа при перемещении единицы массы равна dΦ=g dz, а на конечном пути от уровня моря до Z для абсолютного геопотенциала: Φ = ∫z 0 g dz, а для относительного геопотенциала для слоя от Z1 до Z2: Φ2-Φ1= ∫Z2Z1dz g. Считая g=сonst (что практически можно принять до высоты 20 км в атмосфере), Φ=gZ – для абсолютного геопотенциала, или Φ2-Φ1=g(Z1-Z2)=g δZ – для относительного геопотенциала. В метеорологии для практического использования вводится величина: δH=(Φ2−Φ1)/9,8. таким образом δH≈δZ или в случае Z=0, H≈Z, где Н – высота в геопотенциальных метрах. Геопотенциальный метр является практической единицей геопотенциала и определяется при δZ=1 м: [гп.м]=[м2с-2]. До высоты 20 км можно принять, что геопотенциальный метр численно равен высоте данного уровня в геометрических метрах, но следует помнить, что размерность геопотенциального метра является размерностью работы.
Абсолютной высотой изобарической поверхности (с давлением р) называется ее геопотенциальная высота Фp над уровнем моря. Фp=Rc/ g45*Tvm*ln p0/p=64,7 Tvmlg p0/p. Согласно формуле Фp (при p = соnst) зависит от давления на уровне моря рй и средней температуры Тvm столба воздуха, заключенного между уровнем моря и изобарической поверхностью.Географические карты с нанесенными на них значениями абсолютной высоты изобарической поверхности называют картами абсолютной топографии (АТ). На таких картах проводятся (через 40 гп. м) линии равных значений Фp, называемые изогипсами (они представляют собой кривые пересечения изобарической поверхности с уровенными поверхностями). Поскольку изобарическая поверхность над циклонами имеет вогнутую (к земной поверхности) форму, а над антициклонами — выпуклую, то циклоны и антнциклоны на картах АТ представляют собой области с замкнутыми изогипсами соответственно с низкими и высокими значениями Фр в центре.
Широкое распространение в службе погоды получили также карты относительной топографии (ОТ), на которые наносятся значения относительных высот. Последние представляют собой превышение одной изобарической поверхности над другой ри выраженное в гп. м. Фp1p2=64,7 Tvmlg p1/p2. Из нее следует, что Ф зависит только от средней температуры столба воздуха, заключенного между изобарическими поверхностями. С этой точки зрения карты ОТ —это карты средней температуры. Линии равных значений Фр, проведенные на картах ОТ (через 40 гп.м), называют также изогипсами.