Информация

Добавить в ЗАКЛАДКИ
Поделиться:


Поиск по сайту:


Внутренние волны, порождаемые на горизонтальной границе

Принято считать, что когда используется комплексное выражение, то для интересующей физической величины берется действительная часть этого выражения (т. е. w0zos(kx — соt) в данном случае).[ ...]

Следовательно, существует скорость, с которой подается в атмосферу энергия на поверхности земли.[ ...]

Оно находится в противофазе с вертикальной скоростью, т. е. равна нулю, когда ш является максимумом или минимумом, и принимает максимальное или минимальное значение, когда т равно нулю. Таким образом, скорость Р г совершения работы границей равна нулю в силу (6.7.8).[ ...]

Различие между двумя указанными выше типами решения существенно; оно показано на рис. 6.10. Для малых длин волн (ки>Ы), для которых возмущенная энергия задерживается, частицы воздуха на всех уровнях испытывают вертикальные перемещения, подобные рельефу, но с амплитудами, которые уменьшаются с высотой. Решение является равновесным, но при этом отсутствуют приток и отток энергии. Возмущенное давление низко на холмах и высоко в ложбинах, поэтому нет суммарной горизонтальной силы между атмосферой и подстилающей поверхностью. Для очень малых длин волн (ки Л ) влияние стратификации мало, и решение совпадает с безвихревым течением однородной жидкости.[ ...]

Как отмечается в [84], импульс, переданный атмосферой земле, таким образом, будет возвращен в атмосферу на те уровни, где поглощается волновая энергия. В [84] подсчитано, что 29 декабря 1966 года, в день, благоприятный для рождения воли, волновое сопротивление на холмах Северного Уэльса имело среднее значение на единицу площади 0,4 Н/м2 и что поглощающие уровни для этого импульса должны были бы находиться на высоте около 20 км. Это вычисление учитывало влияние изменения N и U с высотой, которым мы пренебрегли в рассуждениях, приведенных выше. Значение U на более низких уровнях было 15 м/с, а это дает по формуле (6.8.11) вертикальный поток энергии величиной 6 В т/м2. Эти цифры показывают, каким сильным может быть результат при благоприятных условиях. В [457] приведены действительные измерения в Американских Скалистых горах; потоки вертикального импульса равны 0,5—1 Н/м2 над областью шириной 100—200 км. Далее, в [458] показано, что если этот перенос включается в общую модель циркуляции атмосферы, эффект весьма в елик и улучшает соответствие между моделью и наблюдениями.[ ...]

Рисунки к данной главе:

Движение, вызванное равномерным потоком однородно стратифицированной жидкости над синусоидальным рельефом малой амплитуды. Волнистые линии показывают перемещение изопикнических поверхностей, конфигурации равновесия которых горизонтальны, а прямые линии соединяют гребни и впадины, (а) Для рельефа с малой длиной волны, т. е. с волновым числом & > N/11, где N — частота плавучести, а и — скорость жидкости относительно земли (типичное значение выражения и/Ы для атмосферы равно 1 км). Рисунок выполнен для Ш = 1,25 N. Отметим уменьшение амплитуды с высотой, показывающее, что энергия задерживается около земли. В и Н показывают соответственно положения максимумов и минимумов возмущения давления, т. е. существует всасывание над гребнями. Когда нижняя половина плоскости является жидкостью, это может привести к неустойчивости Кельвина—Гельмгольца, если относительная скорость жидкостей достаточно велика, чтобы всасывание преодолело силу тяжести, (б) Отклик на рельеф с большой длиной волны, т. е. когда к < N/1У (рисунок выполнен для Ш = 0,8Л0- Теперь перемещение изопнкн равномерно с высотой, но волновые гребни движутся вверх по течению с высотой, т. е. фазовые линии наклонены, как показано. Групповая скорость относительно воздуха направлена вдоль этих фазовых линий, но групповая скорость относительно земли направлена под прямым углом, т. е. вниз по течению и вверх. Высокое и низкое давления находятся теперь в узлах, поэтому существует равнодействующая сила на рельеф в направлении потока. Движение, вызванное равномерным потоком однородно стратифицированной жидкости над синусоидальным рельефом малой амплитуды. Волнистые линии показывают перемещение изопикнических поверхностей, конфигурации равновесия которых горизонтальны, а прямые линии соединяют гребни и впадины, (а) Для рельефа с малой длиной волны, т. е. с волновым числом & > N/11, где N — частота плавучести, а и — скорость жидкости относительно земли (типичное значение выражения и/Ы для атмосферы равно 1 км). Рисунок выполнен для Ш = 1,25 N. Отметим уменьшение амплитуды с высотой, показывающее, что энергия задерживается около земли. В и Н показывают соответственно положения максимумов и минимумов возмущения давления, т. е. существует всасывание над гребнями. Когда нижняя половина плоскости является жидкостью, это может привести к неустойчивости Кельвина—Гельмгольца, если относительная скорость жидкостей достаточно велика, чтобы всасывание преодолело силу тяжести, (б) Отклик на рельеф с большой длиной волны, т. е. когда к < N/1У (рисунок выполнен для Ш = 0,8Л0- Теперь перемещение изопнкн равномерно с высотой, но волновые гребни движутся вверх по течению с высотой, т. е. фазовые линии наклонены, как показано. Групповая скорость относительно воздуха направлена вдоль этих фазовых линий, но групповая скорость относительно земли направлена под прямым углом, т. е. вниз по течению и вверх. Высокое и низкое давления находятся теперь в узлах, поэтому существует равнодействующая сила на рельеф в направлении потока.
Вернуться к оглавлению