Планетарные волны и связанные ними атмосферные процессы

Зачем нужно знать?

В них проявляется смена форм циркуляции («цикл индекса»)
Без планетарных

Смена зонального и меридианального типов циркуляции

Зональная циркуляция – это эффект осреднения горизонтальной, переносящей тепло и момент

Возникновение вихрей из волн

Изучим позже

Волны Россби, 1939

На ежедневных картах барической топографии видно непрерывное сложное движение атмосферы в

Напоминалка: Динамика атмосферы в квазигеострофическом приближении

В рамках уравнения, содержащие изменения во

Первый случай: волны Россби по долготе на бездивергентном (среднем) уровне

Напоминалка из математики 1

Напоминалка из математики 2 Амплитудно-фазовое представление гармоник

Напоминалка из физики: Чем волны отличаются от колебаний? – Связями между

Техника получения волновых решений

Фазовая скорость волны Россби

Групповая скорость волн

При сложении колебаний с близкими частотами возникают биения.

Фазовая

Групповая скорость волн Россби

Групповая скорость волн Россби всегда положительна, т.е. пакет

Дисперсия

Дисперсия – следствие зависимости фазовой скорости от длины волны (волнового числа)
Т.к.

Дисперсия волн Россби (К1=3/R=4,7·10-4км-1; К2=5/R=7,8·10-4км-1)

t=0

t=15

t=30

t=45

синий пунктир –

красная сплошная–-

Итак, для атмосферы характерны собственные колебания большой длины и низкой частоты,

Вынужденные волны Россби

Мы рассмотрели свободные волны Россби, которые возникают от начального

Гармонический анализ = разложение в ряд Фурье

Все метеорологические поля периодичны по

Топографические волны Чарни-Элиассена

Юлий Чарни,США,
Один из отцов численного прогноза погоды

Решение

Это линейное уравнение. Его решение является суммой общего решения однородного уравнения

Особенности вынужденных топографией волн Россби

Наличие резонансных волновых чисел, амплитуды которых резко

Граничные волновые числа и длины волн.

При переходе через эти границы

Генерация топографическими возмущениями – главный механизм постоянного возбуждения волн Россби

Характер отклика

Пример Чарни-Элиассена топографических волн при учете трения

Наличие резонансных явлений объясняет быстрые перестройки атмосферной циркуляции
Но как объясняется наличие

Обычно в стратосфере на экваторе тем-ра минимальна, а максимум на летнем

Справка – что такое стратосферные потепления?

Однако примерно через год нормальная картина

При этом полюс теплеет (иногда на 40К на высоте 50 гПа)

Теория Чарни-Драйзина вертикального распространения волн Россби

Это дисперсионное соотношение для данного вида трехмерных волн Россби

Таким образом распространение волн Россби по вертикали в стратосферу возможно только