«динамическая метеорология»




Название«динамическая метеорология»
страница3/7
Дата04.02.2016
Размер8,18 Kb.
ТипМетодические указания
1   2   3   4   5   6   7

Энергетика атмосферы


Обратить внимание на баланс различных видов энергии в вертикальном единичном столбе воздуха, на процессы взаимных переходов одних видов энергии в другие и отражение этих переходов в различных уравнениях.


ЛИТЕРАТУРА

  1. гл. 15.6.

  2. гл. 8.1


Вопросы для самопроверки

  1. Что такое кинетическая, потенциальная, внутренняя энергия для единичной массы воздуха?

  2. Напишите уравнение баланса для кинетической энергии среднего движения.

  3. Напишите уравнение баланса для внутренней и потенциальной энергии.

  4. Напишите уравнение баланса для кинетической энергии турбулентных пульсаций.

  5. Найдите в уравнениях баланса кинетической энергии слагаемые, отражающие переход кинетической энергии среднего движения в кинетическую энергию турбулентных пульсаций.

  6. Найдите в уравнениях баланса слагаемые, отражающие переход внутренней энергии в кинетическую энергию среднего движения.



Физические основы теории общей циркуляции атмосферы



ЛИТЕРАТУРА

  1. гл. 15.



Физические основы предвычисления метеорологических полей



ЛИТЕРАТУРА

  1. гл. 14.1, 14.7


Вопросы для самопроверки

  1. По какому принципу разделяется постановка задач прогноза различной заблаговременностью?

  2. В чем преимущество изобарической системы координат перед декартовой?

  3. В чем преимущество уравнения вихря скорости перед обычным уравнением движения?

  4. Объясните смысл геострофической модели.

  5. В чем смысл включения пограничного слоя в прогностические модели?



Турбулентная диффузия и перенос примесей в атмосфере


При проработке этой темы основное внимание обратить на процессы, определяющие распространение примеси в турбулентном пограничном слое атмосферы и постановку задачи о распространении примеси.


ЛИТЕРАТУРА

  1. гл. 18.

  2. гл. 7.6.


Вопросы для самопроверки

  1. Записать уравнение турбулентной диффузии и объяснить физический смысл его слагаемых.

  2. Что означают условия полного поглощения подстилающей поверхностью и полного отражения от нее?

  3. Что такое «плоская концентрация»?

  4. Сформулировать пограничные условия для решения задачи о диффузии примеси от высотного точечного источника?

  5. Как изменяется приземная концентрация примеси, поступающей от высотного точечного источника с удаления от него?



Примеры решения задач по темам контрольной работы №2


В приземном слое, характеризуемом постоянством по высоте значений турбулентных потоков количества движения , тепла и влаги , при стратификации, близкой к нейтральной, справедливы следующие распределения коэффициента турбулентности , скорости ветра , потенциальной температуры воздуха и массовой доли водяного пара по высоте:

, (2.1)

, (2.2)

, (2.3)

, (2.4)

где - масштаб длины Монина-Обухова; - некоторый фиксированный уровень; ,- постоянные величины; - динамическая скорость. Остальные обозначения приняты в соответствии с обозначениями в учебнике /1/ и задачнике /2/.

При наличии градиентных наблюдений на двух уровнях и формулы (2.1)-(2.4) позволяют рассчитать значения динамической скорости, турбулентных потоков тепла и влаги (скорость испарения), а также определить значения и коэффициентов турбулентности на любой другой высоте в приземном слое атмосферы.

При этом значение величины L c достаточной точностью определяется соотношением:

. (2.5)

Следует отметить, что при малых разностях высот разность значений потенциальной температуры может быть заменена разностью значений обычной температуры:

.

При нейтральной стратификации вертикальные профили u(z) и q(z) принимают вид чисто логарифмической зависимости.

Задача 1. Рассчитать значение динамической скорости, а также значение температуры на высоте 10 м, используя данные градиентных измерений:

z

м

0,5

4,0

u

м/с

5,0

6,2

t



20,0

19,0


Решение. Значение динамической скорости может быть определено из линейно-логарифмического профиля (2.2):

.

При использовании данной формулы предварительно необходимо рассчитать значение величины L в соответствии с формулой (2.5). Значение средней температуры в параметре плавучести необходимо выражать в шкале Кельвина.

Согласно исходным данным,

; ; .

Определяем значение L, использую формулу (2.5):

.

Далее определяем :



Значение температуры на любой другой высоте в пределах приземного слоя можно определить, если использовать формулу (2.3), записать с ее помощью разности и и взять их отношение. Тогда получим:

.

Из последнего соотношения находим одну неизвестную величину .

Ответ: ,

Примечание: при необходимости данные градиентных измерений температуры воздуха и рассчитанные значения динамической скорости дают возможность использовать формулу (2.3) для определения значения турбулентного потока тепла.

Задача 2. Определить шероховатость подстилающей поверхности и динамическую скорость по следующим данным градиентных наблюдений при равновесных условиях:

z

м

0,5

1,0

2,0

4,0

u

м/с

3,0

3,6

4,1

4,9


Плотность воздуха принять равной 1,3 кг/м3.

Решение. Формулы (2.1) – (2.4) остаются справедливы и при нейтральной стратификации. При этом необходимо положить (так как по условию задачи ).

Формула (2.2) позволяет определить величину по измерениям скорости ветра на двух уровнях. Однако следует иметь в виду, что градиентные измерения производятся недостаточно точно и включают в себя различного рода погрешности. Поэтому , рассчитанные при выборе разных пар уровней, неизбежно будут отличаться друг от друга. При наличии градиентных измерений более чем на двух уровнях следует применить для решения задачи графический метод.

Суть метода заключается в том, что зависимость скорости ветра (и массовой доли водяного пара) в соответствии с формулой (2.2) при нейтральной стратификации представляют собой линейную функцию от аргумента :

.

Это означает, сто график зависимости u(y) должен представлять собой прямую линию во всем приземном слое (более подробно см. в /1/).

Построим такой график в соответствии с данными градиентных наблюдений:

z

0,5 м

1 м

2 м

4 м

ln z

0,69

0,0

0,69

1,37

u

3,0

3,6

4,1

4,9


Через точки, соответствующие данным измерений проводим прямую линию (рис. 2.1).



Рис. 2.1. Зависимость скорости ветра от логарифма высоты в приземном слое


Как известно, коэффициент при аргументе y в линейной зависимости представляет собой угловой коэффициент прямой, т.е. тангенс ее угла наклона по отношению к оси y, и определяется как отношение приращения функции (на графике) к соответствующему приращению аргумента Δy. Очевидно, что чем больше при этом выбран расчетный треугольник, тем точнее будет результат. Для расчета удобно выбрать треугольник AOB.

Тогда:

.

Отсюда:

Уровень шероховатости поверхности определяется также из графика. В соответствии с определением уровень шероховатости представляет собой уровень, на котором средняя скорость потока равна нулю. Следовательно, на Рафике уровню шероховатости соответствует точка пересечения прямой u(y) с осью y.

В данном случае ,

Ответ: ,

1   2   3   4   5   6   7

Похожие:

«динамическая метеорология» iconИнструкция по подготовке статей для журнала “mathematica montisnigri” первый а. А
Ключевые слова: Математическое моделирование, лазерная плазма, динамическая адаптация
«динамическая метеорология» iconПрограмма для вступительных испытаний, проводимых институтом по традиционной форме по предмету: «Обществознание»
Общество как сложная динамическая система. Влияние человека на окружающую среду
«динамическая метеорология» iconПрограмма вступительного экзамена магистратуры по специальности «6М061200-Метеорология»
Состав атмосферного воздуха. Переменные составные части атмосферного воздуха. Газообразные, жидкие и твёрдые примеси в атмосфере...
«динамическая метеорология» iconДинамическая электронейростимуляции в терапии атопического дерматита у детей
Дэнс не проводилась, особенно у пациентов со средне-тяжелым течением дерматита и у детей с младенческой формой заболевания
«динамическая метеорология» iconЛекция наука метеорология и климатология
Эти явления и процессы совершаются в атмосфере не изолировано, а в тесном взаимодействии с процессами, происходящими в верхних слоях...
«динамическая метеорология» iconРычажные связи в механических цепях. Динамические аспекты Белокобыльский С. В., Елисеев С. В. Ю кашуба В. Б., Ситов И. С
При этом установлено, что параметры рычага имеют существенные значения, поскольку динамическая жесткость взаимодействия дает большой...
«динамическая метеорология» iconОбществознание
Общество как сложная динамическая система. Влияние человека на окружающую среду. Общество и природа. Правовая защита природы. Общество...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница