Wind gradiënt

De wind gradiënt is een fysieke benadering van de ware wind. Hoewel de naam is algemeen toepasbaar op elke horizontale wind parallel aan de isobaren en waarbij de tangentiële versnelling nul is, is het vaker wanneer men bedenkt dat de wind het gevolg van het balanceren van de drukgradiënt, het effect Coriolis en centripetale versnelling. Het is de laatste term, die de gevolgtrekking dat de wind is gebogen traject, dat is een grote verbetering ten opzichte van de geostrofische wind, die soms wordt beschouwd als de wind gradiënt is een verfijning van de geostrofische model toelaat. De wind gradiënt te vereenvoudigen uitgevoerd in de veronderstelling dat de wrijvingskrachten verwaarloosbaar zijn.

Gradient wind vergelijking

Aftrek

We beginnen met de uitdrukking voor de drukgradiënt kracht per volume eenheid:

Waarin P de druk en x de richting waarin de druk varieert. Ook de middelpuntvliedende kracht per volume eenheid:

Wanneer ρ de dichtheid van lucht, v de snelheid en R de draaicirkel. Tenslotte het einde van de Coriolis kracht per volume eenheid:

Waar ω is de hoeksnelheid van de Aarde, v is de windsnelheid en f de parameter Coriolis, die een waarde van ongeveer 10 in gematigde breedten, groeien in de geografische polen en steeds in Ecuador null. De bijbehorende formule is f = 2 Ω sen φ, waarbij:

  • Ω is de hoeksnelheid van de rotatie van de aarde en is 2 π / 86400.
  • φ is de breedtegraad.

We overwegen de som van alle van hen:

Het oplossen van de bovenstaande vergelijking voor gradiënt windsnelheid:

het kan ook worden uitgedrukt in termen van geostrofische:

Fysische interpretatie

Niet alle wiskundige oplossingen van de vergelijking fysiek mogelijk. Input, zijn mogelijk alleen die positieve snelheden. Met dit in het achterhoofd zijn er vier mogelijkheden:

1. Hoge druk cycloon omloop: R & gt; 0 en DP / dx & gt; 0. Het is onmogelijk, omdat zowel de Coriolis kracht en de drukgradiënt punt naar buiten. Daarom is er niets te middelpuntzoekende kracht te genereren.

2. Hoge druk, anticyclonale circulatie: R & lt; 0 en DP / dx & lt; 0. Het is mogelijk, omdat de Coriolis kracht naar binnen wijzend. De Coriolis kracht groter is dan de drukgradiënt kracht voor de anticyclonic beweging mogelijk, dit laat ons twee mogelijkheden:

  • v & gt; -FR / 2 Hoge hier anomale niet mogelijk omdat de Coriolis kracht minder is dan de drukgradiënt.
  • v & lt; -FR / 2 Hoge standaard. Dit is de echte situatie die bestaat in de hoge bodemdruk. Zoals de beweging anticyclonale vaak anticyclones genoemd.

3. Lage druk cycloon omloop: R & gt; 0 en DP / dx & lt; 0. Het is mogelijk, omdat de drukgradiënt kracht punten binnen. De drukgradiënt kracht groter zijn dan de Coriolis voor cyclonische beweging mogelijk. Dit is de werkelijke situatie die optreedt in de lage bodemdruk.

4. Lage druk, anticyclonale circulatie: R & lt; 0 en DP / dx & gt; 0. Het is mogelijk, aangezien zowel de Coriolis kracht en de drukgradiënt punt binnen. Dit is echter een situatie die niet wordt gevonden in de natuur schaal omdat de Coriolis kracht neigt een cyclonale circulatie rond een lage druk te genereren.

Vergeleken met de geostrofische wind

Hieruit volgt dat, vanuit dezelfde gegevens, de formule produceert wind gradiënt wind sneller terwijl anticyclonale situaties is langzamer dan de geostrofische voor cycloon situaties. Dit verschil is meestal niet hoger zijn dan 10-20%.

Toepassingen

De wind gradiënt heeft een hogere nauwkeurigheid dan de geostrofische ja, wanneer rekenkracht is geen probleem, is de beste optie.

De gradiënt wind speelt een feit waargenomen in echte systemen: in het midden van de cycloon de drukgradiënt en de winden zijn zeer klein en neigen te groeien op de randen, maar nooit te grote waarden. Dit is gemakkelijk te verklaren doordat de kracht die door de drukgradiënt naar de buitenkant van het hogedrukgebied, dat de wind niet zo snel mogelijk, zodat andere Coriolis zelf zou moeten de drukgradiënt tegengaan en genereren ook middelpuntzoekende kracht.

Beperkingen

Hoewel de windgradiënt kan worden toegepast op elke situatie, zolang de voorwaarden wordt voldaan, is het soms praktischer om naar bepaalde benaderingen die de berekening vergemakkelijkt zonder veel nauwkeurigheid verloren gaat onderweg:

  • Hoewel de wind gradiënt opbrengsten meer vergelijkbaar met de werkelijke resultaten in het geval van cycloon omloop, het is minder nauwkeurig dan de geostrofische met anticyclonale circulatie.
  • Het verschil tussen geostrofische wind en gradiënt slechts 10-20%, die soms niet het gebruik van deze laatste voor de grotere complexiteit rechtvaardigen.
  • Bij tornado's, is het gemakkelijker om de formule van toepassing wind en er cyclostrophic de Coriolis kracht kan worden verwaarloosd ten opzichte van de drukgradiënt en de centripetale kracht.
  • In het geval van zeestroming gemakkelijker toe te passen formule voor inertiële stroom kan worden verwaarloosd, omdat de drukgradiënt tegen Coriolis en centripetale kracht.

Net als de geostrofische wind wordt geoordeeld dat wrijvingskrachten zijn klein. Dit is een goede benadering in gratis, maar waardeloze sfeer op het aardoppervlak, die zelf van belang zijn. Dit maakt de stroom grond waargenomen langzamer dan voorspeld door de wind gradiënt en niet volledig de balans van de centríepta versnelling, Coriolis en drukgradiënt. Hierdoor is een belangrijke component van de wind naar binnen bij lage drukken en buitenwaartse component in de cycloon.

Zoals de geostrofische wind, de formule neiging aanzienlijke fout als toegepast bij de Ecuador omdat de parameter Coriolis er naar nul neigt.

(0)
(0)
Volgende artikel Gabriele Bosisio

Commentaren - 0

Geen reacties

Voeg een Commentaar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha