- •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.
41. Сжатие или расширение воздушного столба. Адвекция тепла и адвекция холода.
Адвекция тепла и холода (от лат advectio — доставка), локальное (местное) повышение или понижение температуры воздуха, обусловленное горизонтальным переносом воздушных масс. Различают адвекцию тепла — термическую адвекцию с положительным знаком и адвекцию холода — термическую адвекцию с отрицательным знаком.
42. Термодинамические процессы во влажном ненасыщенном воздухе. Виртуальная температура.
Ненасыщенный воздух – влажный воздух, содержащий водяной пар в меньшем количестве, чем нужно для насыщения при данной температуре. В Н. В. можно ввести еще некоторое количество водяного пара или можно этот воздух несколько охладить, до того как начнется конденсация.
Состояние влажного ненасыщенного воздуха определяется, как известно, заданием трех параметров.
Отношение плотности водяного пара к плотности влажного воздуха есть удельная влаж-
ность q=ρn/ρ. В связи с этим уравнение состояния влажного воздуха принимает вид
P = Rρ (1+ 0,608q)T , где удельная газовая постоянная R соответствует сухому воздуху стандартного состава.
Если действительную температуру T заменить на условную, так называемую виртуальную
температуру Tv, определяемую выражением Tv = (1+ 0,608q)T,
то уравнение состояния влажного воздуха можно записать в виде, аналогичном уравнению состояния сухого воздуха P=RρTv. (3.1.8.)
Виртуальной температурой, определяемой для влажного воздуха, называется такая температура, которую имел бы при данном давлении сухой воздух, той же самой плотности, что и рассматриваемый влажный воздух.
Виртуальная температура влажного воздуха выше действительной его температуры, поэтому из уравнения состояния (3.1.8), согласно которому ρ = P/RTv ,следует, что влажный воздух легче сухого, при том же давлении и температуре.
43. Термодинамические процессы во влажном насыщенном воздухе. Температура точки росы. Высота конденсации. Отношение смеси.
ОТНОШЕНИЕ СМЕСИ - характеристика влажности воздуха - отношение массы водяного пара в некотором объеме воздуха к массе сухого воздуха в том же объеме.
44. Понятие и расчет энергии неустойчивости. Мощность конвекции.
Энергией неустойчивости называется работа, которую может совершить подъемная сила (сила Архимеда) возникающая при вертикальном поднятии единицы массы воздуха. Очевидно, что при неустойчивом состоянии подымающаяся частица теплее окружающей среды. Благодаря возникающей из-за разности температур подъемной силе поднятие происходит с ускорением, при этом не только не требуется затраты работы, но может быть совершена некоторая работа. С увеличением степени неустойчивости возрастает разность температур, а следовательно, увеличивается и энергия неустойчивости. Если состояние атмосферы устойчивое, то поднятие частицы может происходить только за счет внешней силы; в этом случае на поднятие необходимо затратить работу. Возникающая подъемная сила направлена в сторону, противоположную направлению движения частицы. При таком состоянии энергия неустойчивости оказывается отрицательной.
Совершенно очевидно, что при безразличном равновесии энергия неустойчивости равна нулю. Энергия неустойчивости, рассчитанная для слоя, определяется соотношением температуры частицы и окружающей среды на всем пути и, следовательно, является интегральной характеристикой состояния атмосферы в слое. Вместе с тем энергия неустойчивости непосредственно связана с кинетической энергией, конвективных движений.
Расчет анергии неустойчивости 1. Предположим, что перемещение происходит квазистатически, а трение отсутствует, тогда выражение для энергии неустойчивости может быть найдено на основании 3-го уравнения динамики атмосферы
( 1)
На основании условия квазистатичности
(2)
Тогда приращение энергии неустойчивости на пути dz: (3)
Заменим в уравнении (3) dz воспользовавшись тем, что на основании (2)
тогда
(4)
Н а основании (4) энергия неустойчивости некоторого слоя от р0 до р может быть представлена следующей формулой:
(5)
Отсюда следует, что в системе координат энергия неустойчивости пропорциональна площади между кривой, изображающей распределение температуры по высоте (кривая стратификации Т), и кривой, изображающей изменение температуры частицы {кривая подъема Т), как это представлено на рис. 21.
2. Выясним связь энергии неустойчивости с вертикальной скоростью, которую приобретает перемещающаяся по вертикали частица воздуха.
На основании (3)
Полагая, что на исходном уровне w =w0, имеем
(7)
Если начальная вертикальная скорость равна нулю, то
(8)
т. е. вертикальная скорость частицы воздуха, перемещающейся в неустойчиво расслоенной атмосфере, при отсутствии трения равна квадратному корню из удвоенной энергии неустойчивости.
Под мощностью конвекции будем понимать работу, совершаемую за единицу времени, при вертикальном перемещении всех масс, участвующих в конвективных движениях, в столбе с единичным поперечным сечением. Таким образом, если энергия неустойчивости представляет собой ту работу, которая может быть совершена подъемной силой, возникающей при перемещении единицы массы, то мощность конвекции есть работа, которая совершается за единицу времени благодаря вертикальным движениям всех элементов, участвующих в конвекции, в столбе с единичным поперечным сечением.