北京大学考研资料—大气动力学基础课件资料(8)

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1、§2涡度和涡度方程绝对涡度：涡度：气象上常用绝对涡度=相对涡度+地转涡度绝对涡度的垂直分量§2涡度和涡度方程涡度与环流的关系：特别，当闭合回路取在水平面上时：此时的环流就等于通过该闭合回路所围面积上的垂直涡度通量（垂直）涡度等于（水平面上的）单位面积上的环流。环流度量的流体运动的宏观旋转趋势，而涡度则是度量了流体质点绕自身轴旋转的趋势。气旋式涡度（逆时针旋转），反气旋式涡度（顺时钟旋转）§2涡度和涡度方程以流线作为自然坐标系的涡度曲率涡度切变涡度§2涡度和涡度方程急流与涡度（切变涡度）急流以北，为气旋式涡度急流以南，为气旋式涡度A区B区脊脊槽波

2、状运动与涡度（曲率涡度）§2涡度和涡度方程涡度方程利用涡度的散度为0---斜压项---倾斜项---散度项§2涡度和涡度方程Talor-Proundman定理：Proundman曾预言：均质不可压流体，如运动很缓慢，当运动趋于定常时，则运动是二维的。后来,Taylor以实验证明了Proundman的预言.1）均质：必正压2）不可压3）缓慢4）定常5）无摩擦流体运动不随旋转轴变化，即流体运动是二维的。§2涡度和涡度方程TaylorColumnsOrProundmanPillarsTaylor实验Taylor实验:在圆柱形容器里盛上流体并使容器旋转起

3、来,当旋转角速度达一定值时,流体的运动应为二维运动。为了验证这一预言，泰勒在容器的底部放置一小柱体，并使其沿径向缓慢运动，小柱周围的流体就作绕流运动。若预言是对的，则小柱上方的流体也作绕流运动。用泰勒的话来说，预言似乎是奇怪的，他做实验时，既希望又不希望证实预言，但实验结果确确实实证明了预言§2涡度和涡度方程Hide(1976,Nature)曾假定木星上存在大地形并用Taylor柱来解释木星的大红斑，现证明是错的！§2涡度和涡度方程垂直涡度方程（1）（2）§2涡度和涡度方程---相对涡度平流项。由于流体的运动和相对涡度的空间分布不均产生的。平流

4、不产生涡度，但它使槽脊向东移动。---地转涡度平流项。由于流体的运动和地转涡度的空间分布不均产生的。它使槽脊向西倒退。I区II区综合：东移倒退涡度方程各项的意义§2涡度和涡度方程---涡度垂直输送项。由垂直运动和涡度的垂直分布不均产生。---涡管倾斜项。垂直速度在水平方向分布不均时，水平涡度向垂直涡度的转换涡度方程各项的意义§2涡度和涡度方程---散度项。在行星涡度场中，散度与涡度可以相互转换。水平幅散，反气旋式涡度增加水平幅合，气旋式涡度增加---斜压项。当斜压矢量有垂直方向投影时，就会引起垂直涡度的变化。涡度方程各项的意义§2涡度和涡度方程

5、简化：1。流体正压、水平运动、无摩擦2。流体正压、水平运动、无摩擦，无水平散度1939年，Rossby将绝对涡度守恒应用于500hPa,建立了大气长波理论。这是动力气象学的里程碑。