Волны Россби в атмосфере

ВОЛНЫ РОССБИ В АТМОСФЕРЕ [c.26]

При проведении этих экспериментов необходимо иметь в виду влияние эффектов вязкого затухания волн Россби. В атмосфере и океане их роль ничтожна из-за большой глубины. В лабораторных же установках необходимо принимать соответствующие меры, поскольку влияние придонной вязкости на двумерные течения во вращающейся жидкости намного сильнее, чем в покоящейся. [c.114]

Заметим, что сейчас высказываются весьма убедительные предположения, в соответствии с которыми замечательная особенность атмосферы Юпитера — его Большое Красное пятно — это двумерный солитон Россби. В гл. 5 мы познакомились лишь с линейными волнами Россби — волнами во вращающейся атмосфере. Если при простейших идеализациях (атмосфера представляется несжимаемой жидкостью, глубина которой много меньше характерных масштабов возмущений, а угловая скорость вращения и>о планеты достаточно велика) учесть нелинейность, то для отклонения глубины атмосферы h = h t, ip, а) от равновесного значения получается двумерное нелинейное уравнение [c.407]

Волны, описываемые этим уравнением, носят имя шведского гео- физика Россби первым оценившим их роль в формировании погоды в атмосфере и океанах. В последнее время интерес к этим волнам возрос в связи с попытками моделирования различных физических явлений ринги Гольфстрима [1.14], атмосферная блокировка [1.15], Большое Красное Пятно Юпитера [1.16]. [c.28]

Планетарными волнами (или волнами Россби) называют некоторые движения, происходящие в слое жидкости, покрывающем вращающийся шар. Эти волны обязаны своим происхождением изменению вертикальной компоненты относительной завихренности при смещении элемента жидкости из среднего положения в сторону низких широт [14]. Нелинейное взаимодействие между такими волнами представляет интерес по крайней мере по двум причинам во-первых, для планетарных волн в атмосфере, а, возможно, также и в океане, отношение скорости частицы к фазовой скорости волны (являющееся показателем нелинейности) может составлять заметную величину во-вторых, резонансное взаимодействие между планетарными волнами происходит уже во втором порядке малости, а не в третьем, как для поверхностных гравитационных волн. (В этом отношении оно сходно с взаимодействием между внутренними гравитационными волнами. См. работы [1, 17] и статью Филлипса из настоящего сборника.) Следовательно, с динамической точки зрения это взаимодействие имеет более важное значение. Кроме того, уравнения, описывающие такое взаимодействие, сравнительно просты, и с ними легче работать. [c.161]

Нелинейный перенос энергии между волнами Россби может также иметь важное значение в океане, когда наклон воля сравним с наблюдаемым в атмосфере. [c.192]

Уединенные вихри качественно отличаются от уединенных волн тем, что они хотя и могут бежать относительно среды, но переносят частицы, вращающиеся в вихре (захваченные частицы), приводя к усилению теплопроводности, диффузии и электрического сопротивления плазмы. Вихри образуются на ветвях колебаний, имеющих малую по сравнению со звуковой фазовую скорость, например иа ветвях дрейфово-альф-веновских волн в плазме и волн Россби в атмосфере, [c.7]

Волны в атмосфере и океане имеют сходство с волнами в плазме. Например, Р.З. Сагдеев отметил сходство между ионно-звуковыми и магнитозвуковыми солитонами, с одной стороны, и солитонами длинных гравитационных волн на воде — с другой [0.1]. Особый интерес представляет сходство волн Россби в атмосфере с дрейфовыми волнами в плазме. Волны Россби являются продолжением ветви звуковых и длинных гравитационных волн. Когда длина звуковых волн в атмосфере больше ее глубины, сжимаемость воздуха становится несущественной. Роль сжимаемости начинает играть изменение эффективной глубины в гравитационном поле. При этом звуковая ветвь плавно переходит в ветвь длинных гравитационных волн. В гравитационных волнах колебания частиц происходят вдоль горизонтального компонента градиента возмущения давления. Различают баротропные и внутренние моды, В баротропной моде фаза осцилляций частиц не зависит от высоты, а во внутренней она существенно меняется с высотой. Баротропные моды в атмосфере и океанах описываются системой уравнений мелкой воды с добавлением силы Кориолиса [c.26]

Волны Россби могут быть исследованы в рамках тех же общих уравнений (5.20)-(5.23), но в приближении, когда dil/dy = 3 = onst (приближение /3-плоскости см. [22], с. 35). Прежде чем обсудить свойства этих волн, заметим, что они весьма важные при изучении синоптических океанических вихрей [3, 4]. Эти вихри подобны циклонам и антициклонам в атмосфере (отсюда термин синоптические ). Понимание их динамики в связи с процессами взаимодействия океана и атмосферы очень важно для построения корректной математической модели циркуляции атмосферы, а следовательно, обеспечения верного, хотя и сравнительно краткосрочного, предсказания погоды. [c.108]

Рассмотрим в качестве примера резонансное взаимодействие так называемых планетарных волн или волн Россби (см. [127]) —инерционно-гироскопических колебаний, распространяющихся в атмосферах вращающихся планет ). Они являются решением уравненийдвумерного течения несжимаемой жидкости на вращающейся с угловой скоростью (О сфере радиуса г и имеют вид [c.129]

Планетарные волны в атмосфере, как решения гидродинамических уравнений, были открыты приблизительно в одно время Россби [216], Гаурвицем [54], Блиновой [16]. [c.129]

Крупномасштабные волны типа волн Россби, Кельвина и др. оказывают существенное влияние на термогидродинамику океана, взаимодействие атмосферы и океана, климат и погоду. Свойства многих из этих волн существенно отличаются от свойств поверхностных гравитационных волн. Например, волны Кельвина локализованы в узкой шельфовой зоне, распространяются в северном полушарии вдоль берега против часовой стрелки. Экваториальные волны Россби, имея пространственные масштабы в сотни километров, локализуются вдоль экватора и проявляются не в изменении уровня, а прежде всего в форме вихревых течений. [c.130]

Дисперсия непосредственно связана со свойством экранировки внешних возмущений средой (например, с дебаевской экранировкой зарядов в плазме). Поэтому размеры солитонов характеризуются размерами экранировки и скоростью распространения. Если скорость уединенного возмущения совпадает со скоростью какой-либо линейной волны, то вместо экранировки происходит излучение. Этим объясняется, что размер солитона в диспергирующей среде тем меньше, чем сильнее отличается его скорость от скорости линейных волн, В некоторых средах скорость линейных волн очень мала (например, ионно-звуковые и альфвеновские волны поперек магнитного поля в плазме, волны Рос-сби в атмосфере). В таких средах возможны бегущие вихри малой амплитуды, в которых размер экранировки приближается к характерному размеру дисперсии (равному циклотронному радиусу ионов в плазме или размеру Россби во вращающейся атмосфере). [c.5]

Наблюдения волн на воде, несмотря на многовековую историю, и в настоящее время приводят к обнаружению новых явлений и способствуют пониманик сложных процессов в различных областях физики. Примером этому может служить получение солитонов Россби в лабораторных условиях. В [1.16] было предложено моделировать крупномасштабные вихревые структуры в атмосфере и плазме на мелкой воде во вращающемся сосуде с профилем дна близким к параболическому (рис. 5.8). При такой форме глубина жидкости поддерживается по--стоянной при соответствующей скорости вращения. Это простейшая модель вращающейся атмосферы, в которой полюс параболоида соответствует полюсу планеты. Имеется однозначное соответствие между широтами и долготами параболоида и плане ты, а направление на восток соответствует направлению в сторону вращения параболоида. Сама атмосфера в эксперименте как бы вогнута. Эта модель даже более реалистическая, чем соответствующие теоретические построения, поскольку позволяет изучить целый ряд явлений, трудно поддающихся математическому описанию. Такой эксперимент из-за простоты [c.113]

В связи с обсуждением Лонге-Хиггинсом и Гиллом моих более ранних вычислений [5] может оказаться интересным кратко рассмотреть пример нелинейного переноса энергии в непрерывном спектре бездивергентных волн Россби и провести некоторое сравнение с измерениями в атмосфере. Мною была выдвинута гипотеза, что слабый нелинейный механизм резонансного переноса энергии, рассматриваемый, например, Хассельманом [4] для случайного поля гравитационных волн, играет существенную роль в энергетическом балансе длинных волн (длина волны 5000 км), которые наилучшим образом проявляются в средних широтах в верхних слоях атмосферы (поверх- [c.188]

Геострофическим приспособлением во вращающейся жидкости называется стремление движения к состоянию, близкому к геострофическому балансу. Исследование этого процесса (играющего исключительно важную роль в динамике атмосферы и океана) было начато пионерской работой Россби [19]. Детальный анализ геострофического приспособления в линейной постановке был дан в ряде хорошо известных работ (см., например, [2, 3, 10]). В этих работах было показано, что движение можно представить в виде суммы двух частей стационарной геострофической и нестационарной, состоящей из быстро распространяющихся инерционногравитационных (ИГ) волн. В случае локализованных начальных условий в фиксированной пространственной точке поле ИГ волн постепенно затухает со временем, и результирующее состояние стремится к геострофическому равновесию. Подробный обзор ранних работ по геострофическому приспособлению можно найти в работе [6], где представлены также некоторые результаты нелинейной теории. [c.506]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...