Baroklinlik - Baroclinity

Zichlik chiziqlari va izobarlar baroklinik suyuqlikda vertikal ravishda kesib o'ting.
Baroklinik atmosfera qatlami paytida izotermlar (qizil-to'q sariq) va izobarlar (ko'k) hosil bo'lishining (xayoliy) vizualizatsiyasi.

Yilda suyuqlik dinamikasi, baroklinlik (tez-tez chaqiriladi baroklinika) qatlamli suyuqlikning bosimi gradiyentining suyuqlikdagi zichlik gradyentidan qanchalik to'g'ri kelmasligini o'lchaydigan o'lchovdir.[1][2] Yilda meteorologiya baroklinik atmosfera - bu zichlik ham haroratga, ham bosimga bog'liq; buni a bilan solishtiring barotropik zichlik faqat bosimga bog'liq bo'lgan atmosfera. Atmosfera nuqtai nazaridan, Yerning barotropik zonalari odatda markaziy kengliklarda yoki tropiklar baroklinika zonalari odatda o'rta kenglik / qutb mintaqalarida uchraydi.[3]

Baroklinitlik mutanosib:

bu doimiy sirtlar orasidagi burchak sinusiga mutanosib bosim va doimiy yuzalar zichlik. Shunday qilib, a barotropik suyuqlik (bu nol baroklinit bilan belgilanadi), bu sirtlar parallel.[4][5][6]

Atmosferaning yuqori darajadagi baroklinitasi tez-tez shakllanishi bilan tavsiflanadi tsiklonlar.[7]

Baroklinik beqarorlik

Baroklinik beqarorlik bu muhim ahamiyatga ega bo'lgan suyuq dinamik beqarorlik atmosfera va okeanlar. Atmosferada bu shakllanadigan dominant mexanizmdir tsiklonlar va antisiklonlar bu ustunlik qiladi ob-havo o'rta kengliklarda. Okeanda u maydonini hosil qiladi mezoskala (100 km yoki undan kichikroq) eddies okeanik dinamikada va transportda turli rollarni o'ynaydigan iz qoldiruvchilar.

Suyuqlik hisoblanadimi tez aylanuvchi ushbu kontekstda Rossbi raqami, bu oqimning qattiq tananing aylanishiga qanchalik yaqinligini o'lchaydigan o'lchovdir. Aniqrog'i, qattiq tana aylanishidagi oqim bor girdob bu unga mutanosib burchak tezligi. Rossbi raqami - girdobning qattiq tana aylanishidan chiqib ketish o'lchovidir. Baroklinik beqarorlik kontseptsiyasi dolzarb bo'lishi uchun Rossbi raqami kichik bo'lishi kerak. Rossbining soni katta bo'lsa, ko'pincha inertsional deb nomlanadigan boshqa turdagi beqarorliklar yanada dolzarbroq bo'ladi.[iqtibos kerak ]

Barqaror tabaqalashtirilgan oqimning eng oddiy misoli - zichligi balandlik bilan kamayib boruvchi siqilmaydigan oqim.[iqtibos kerak ]

Atmosfera kabi siqiladigan gazda tegishli o'lchov - ning vertikal gradiyenti entropiya, bu oqim barqaror ravishda tabakalanishi uchun balandlik bilan o'sishi kerak.[iqtibos kerak ]

Stratifikatsiyaning kuchi oqimni beqarorlashtirish va klassik hosil qilish uchun gorizontal shamollarning vertikal siljishi qanchalik katta bo'lishi kerakligini so'rab o'lchanadi. Kelvin - Gelmgolts beqarorligi. Ushbu o'lchov deyiladi Richardson raqami. Richardson soni katta bo'lsa, tabaqalanish bu siljishning beqarorligini oldini olish uchun etarlicha kuchli bo'ladi.[iqtibos kerak ]

Klassik ishidan oldin Jyul Charni va Erik Eadi 1940 yillarning oxiridagi baroklinik beqarorlik to'g'risida,[8][9] O'rta kenglikdagi bo'g'inlarning tuzilishini tushuntirishga urinayotgan aksariyat nazariyalar o'sha paytdagi suyuq dinamiklarga tanish bo'lgan Rossbining yuqori yoki kichik Richardson sonining beqarorligini boshlanish nuqtasi sifatida qabul qildi. Baroklinik beqarorlikning eng muhim xususiyati shundaki, u atmosferada tez-tez kuzatiladigan tez aylanish (kichik Rossbi raqami) va kuchli barqaror tabaqalanish (katta Richardson soni) sharoitida ham mavjud.[iqtibos kerak ]

Baroklinik beqarorlikning energiya manbai bu potentsial energiya atrof-muhit oqimida. Beqarorlik o'sib borishi bilan massa markazi suyuqlik tushirildi. Atmosferada tobora o'sib borayotgan to'lqinlarda sovuq havo pastga va ekvator tomon harakatlanayotgan iliq havoni qutblarga va yuqoriga qarab siljitadi.[iqtibos kerak ]

Baroklinik beqarorlikni laboratoriyada aylanma suyuqlik bilan to'ldirilgan holda tekshirish mumkin halqa. Doira halqasi tashqi devorda isitiladi va ichki devorda soviydi va hosil bo'lgan suyuqlik oqimlari baroklinik jihatdan beqaror to'lqinlarni keltirib chiqaradi.[10][11]

"Baroklinika" atamasi uning mexanizmini anglatadi girdob hosil bo'ladi. Vortisit - tezlik maydonining burmasi. Umuman olganda, vortisit evolyutsiyasini adveksiyadan kelib chiqadigan hissalarga ajratish mumkin (girdob naychalari oqim bilan harakat qilganda), cho'zish va burish (vorteks naychalari oqim bilan tortilib yoki burishganligi sababli) va baroklinik girdobni hosil qilish, bu doimiy bosim yuzalarida zichlik gradyenti bo'lganda bo'ladi. Baroklinik oqimlarni qarama-qarshi qo'yish mumkin barotropik zichlik va bosim sirtlari bir-biriga to'g'ri keladigan oqimlar va vortisitning baroklinik avlodi yo'q.[iqtibos kerak ]

Ushbu baroklinik beqarorliklar evolyutsiyasini o'rganish, ularning o'sishi va parchalanishi bilan bog'liqligi, o'rta darajadagi ob-havoning asosiy xususiyatlari uchun nazariyalarni ishlab chiqishning hal qiluvchi qismidir.[iqtibos kerak ]

Baroklinik vektor

Ishqalanishsiz suyuqlik harakatining tenglamasidan boshlang Eyler tenglamalari ) va jingalakni olib, biri keladi suyuqlik tezligining burmasi uchun harakat tenglamasi, ya'ni girdob.[iqtibos kerak ]

Hammasi bir xil zichlikda bo'lmagan suyuqlikda manba atamasi paydo bo'ladi girdob tenglamasi har doim doimiy zichlikdagi yuzalar (izopiknik va doimiy bosim yuzalari (izobarik yuzalar) hizalanmagan. The moddiy hosila mahalliy vortisit quyidagicha:[iqtibos kerak ]

(qayerda tezlik va bo'ladi girdob,[12] bu bosim va zichlik). Baroklinik hissa - bu vektor:[13]

Ba'zan elektromagnit vektor deb ataladigan bu vektor,[14] siqiladigan suyuqliklarga ham, siqilmaydigan (lekin bir hil bo'lmagan) suyuqliklarga ham qiziqadi. Ichki tortishish to'lqinlari shuningdek, beqaror Reyli-Teylor rejimlarini baroklinika vektori nuqtai nazaridan tahlil qilish mumkin. Bir hil bo'lmagan vositalar orqali zarbalar o'tishi bilan vortisitni yaratish ham qiziqish uyg'otadi,[15][16] kabi Richtmyer - Meshkovning beqarorligi.[17][iqtibos kerak ]

Tajribali g'avvoslar a da hayajonlanishi mumkin bo'lgan juda sekin to'lqinlarni yaxshi bilishadi termoklin yoki a haloklin sifatida tanilgan ichki to'lqinlar. Xuddi shunday to'lqinlar suv qatlami va yog 'qatlami o'rtasida paydo bo'lishi mumkin. Ushbu ikki sirt orasidagi interfeys gorizontal bo'lmaganida va tizim gidrostatik muvozanatga yaqin bo'lsa, bosim gradyenti vertikal, ammo zichlikning gradyenti emas. Shuning uchun baroklinik vektor nolga teng va baroklinik vektorning ma'nosi interfeys darajasini chiqarish uchun vortisiyani yaratishdir. Jarayonda interfeys haddan tashqari siljiydi va natijada ichki tortishish to'lqini bo'lgan tebranish paydo bo'ladi. Ichki tortishish to'lqinlari sirt tortishish to'lqinlaridan farqli o'laroq, keskin interfeysni talab qilmaydi. Masalan, suv havzalarida harorat yoki sho'rlanishning asta-sekin gradienti baroklinik vektor tomonidan boshqariladigan ichki tortishish to'lqinlarini qo'llab-quvvatlash uchun etarli.[iqtibos kerak ]

Adabiyotlar

  1. ^ Marshall, J. va R.A. Plumb. 2007. Atmosfera, okean va iqlim dinamikasi. Academic Press,
  2. ^ Xolton (2004), p. 77.
  3. ^ Robinson, J. P. (1999). Zamonaviy iqlimshunoslik. Henderson-Sellers, A. (Ikkinchi nashr). Oksfordshir, Angliya: Routledge. p. 151. ISBN  9781315842660. OCLC  893676683.
  4. ^ Gill (1982), p. 122: ″ ′ barotropik term atamasining qat'iy ma'nosi shundaki, bosim doimiy zichlikdagi sirtlarda doimiy bo'ladi ... ″
  5. ^ Tritton (1988), p. 179: ″ Umuman olganda, barotropik holat - bu doimiy bosim yuzalari va doimiy zichlikdagi yuzalar to'g'ri keladigan holat; baroklinik vaziyat - bu ular kesishgan holat.
  6. ^ Xolton (2004), p. 74: ″ Barotropik atmosfera - zichlik faqat bosimga bog'liq bo'lgan atmosfera, , shuning uchun izobarik yuzalar ham doimiy zichlikdagi yuzalardir.
  7. ^ Houze, Robert A. (2014-01-01), Houze, Robert A. (tahr.), "11-bob - Ekstropik tsiklonlarda bulutlar va yog'ingarchiliklar", Xalqaro geofizika, Cloud Dynamics, Academic Press, 104, 329–367 betlar, doi:10.1016 / b978-0-12-374266-7.00011-1, ISBN  9780123742667
  8. ^ Charney, J. G. (1947). "Baroklinik g'arbiy oqimdagi uzun to'lqinlarning dinamikasi". Meteorologiya jurnali. 4 (5): 136–162. Bibcode:1947JAtS .... 4..136C. doi:10.1175 / 1520-0469 (1947) 004 <0136: TDOLWI> 2.0.CO; 2.
  9. ^ Eady, E. T. (1949 yil avgust). "Uzoq to'lqinlar va siklon to'lqinlari". Tellus. 1 (3): 33–52. Bibcode:1949 TellA ... 1 ... 33E. doi:10.1111 / j.2153-3490.1949.tb01265.x.
  10. ^ Nadiga, B. T .; Aurnou, J. M. (2008). "Atmosfera dinamikasining stol usti namoyishi: baroklinik beqarorlik". Okeanografiya. 21 (4): 196–201. doi:10.5670 / okeanog.2008.24.
  11. ^ "MITning Atmosfera, okean va iqlimdagi dasturlaridan laboratoriya demolari Arxivlandi 2011-05-26 da Orqaga qaytish mashinasi
  12. ^ Pedloskiy (1987), p. 22.
  13. ^ Gill (1982), p. 238.
  14. ^ Vallis (2007), p. 166.
  15. ^ Fujisava, K .; Jekson, T. L .; Balachandar, S. (2019-02-22). "Baroklinik vortisitni ishlab chiqarish zarba va zarrachalarning o'zaro ta'sirida barqaror tortish koeffitsientiga ta'siri". Amaliy fizika jurnali. 125 (8): 084901. doi:10.1063/1.5055002. ISSN  0021-8979. OSTI  1614518.
  16. ^ Boris, J. P .; Pilikon, J. M. (1988 yil aprel). "Gazdagi pufakchalar orqali zarba tarqalishi bilan vortisiyani hosil qilish". Suyuqlik mexanikasi jurnali. 189: 23–51. doi:10.1017 / S0022112088000904. ISSN  1469-7645.
  17. ^ Bruillette, Martin (2002-01-01). "Richhtmyer-meshkovning beqarorligi". Suyuqlik mexanikasining yillik sharhi. 34 (1): 445–468. doi:10.1146 / annurev.fluid.34.090101.162238. ISSN  0066-4189.

Bibliografiya

Tashqi havolalar