Жалпы атмосфераның циркуляциясы

Пән: Экология, Қоршаған ортаны қорғау
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Жоспары:

Кіріспе

Жалпы атмосфера циркуляциясы туралы түсінік. Атмосферадағы көлемді қозғалыстарды сипаттайтын гидродинамикалық теңдеулер.
Н. Е. Кочиннің жалпы атмосфера циркуляциясы туралы бірінші динамикалық моделі
Е. Н. Блинованың жалпы атмосфера циркуляциясы моделі

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Жалпы атмосфераның циркуляциясы деп материк пен теңіздердің мөлшерімен бірдей кең горизонталды ауа ағындарының тұтастығын айтамыз. Жалпы атмосфера циркуляциясына екі жартышардағы батыс бағыттағы қалыпты ендік бойындағы ауа қозғалыстары, субтропиктегі пассаттық желдер, муссондар, ағымдардың сорғалауы, планетарлы толқындар және циклон мен антициклондағы ауа ағындарының жиынтығы жатады.

Метеорологтардың жалпы атмосфера циркуляциясын дәстүрлі статистикалық талдау әдістерімен қатар, оны модельдеудің математикалық әдістерінің дамуы да қолға алынған болатын. Бұл әдістердің негізі қозғалысты, яғни динамиканы сипаттайтын теңдеулер жүйесімен, сондай - ақ атмосферадағы жылудың, ылғалдың, сәуле энергияларының тасымалдану процестерімен сипатталады.

Ауа ағындарын түсіндірудің бастапқы кезеңдерінің өзінде болжауларды жеңілдететін нақты немесе соңғы деп аталатын теңдеулердің есептеу жүйесі құралған болатын. Есептеу техникасын қолдану мүмкіндігі пайда болғаннан бастап бүкіл күш жалпы атмосфера циркуляциясының моделін теңдеулер жүйесін интегралдау арқылы құрастыруға бағытталды. Алайда бұлай анықтау өте күрделі болып табылады. Одан да күрделірек болып табылатын климат теңдеулерін шешу. Жалпы атмосфера циркуляциясының толық моделін құрастырудың өзінде ең басты назар жер бетінің және теңіз бетінің оған қаншалықты тигізетін әсеріне бағытталады.

Атмосферадағы үлкен көлемдегі қозғалыстарды түсіндіру, зерттеу әрекеттері ең алғаш ХVIII ғасыр аяғы мен XIX ғасырдың басынан бастау алады. Атап айтсақ, Д. Хэдлидің 1735 жылғы жазбаларынан экватор мен субтропиктің төменгі аймақтарындағы тұйық жоғарғы ішкі тропикалық ауа қозғалыстарының циркуляциясы туралы түсіндірмелерді кездестіре аламыз. Осы дерекке байланысты Хэдли ұяшығы деген ұғым пайда болған.

Жалпы атмосфера циркуляциясының жаңа үлгілері 1857 жылы Я. Томсон, 1859 жылы В. Феррель және 1858 жылы А. Овербек еңбектерінен байқалады.

Жалпы атмосфера циркуляциясының заманауи дамуының бастамасы Кеңес Үкіметі кезіндегі А. А. Фридман, Н. Е. Кочин, И. А. Кибель және Е. Н. Блинова, АҚШтағы К. Россби мен Б. Гаурвитца есімдерімен тығыз байланысты болып келеді. [2]

Жалпы атмосфера циркуляциясы туралы түсінік. Атмосферадағы көлемді қозғалыстарды сипаттайтын гидродинамикалық теңдеулер.

Атмосфералық қозғалыстар әртүрлі қарқындылығына байланысты өте күрделі құрылымға ие болып келеді. Атмосфера динамикасы белгілі бір ережелерге бағынса да, жалпы атмосфера циркуляциясын мәселелерін шешу барысында әртүрлі күрделі теңдеулерге тап боламыз, бұл теңдеулер жүйесінің көп бөлігі әлі күнге дейін шешілмеген.

Жалпы алғанда, жалпы атмосфера ұғымы сан қырлы болып табылады. Бір жағынан жалпы атмосфера циркуляция термині атмосфераның уақыт бойынша жергілікті сипаты сақталатын орташа күйі болып табылса, екінщі жағынан, ол дәл қазіргі уақыттағы атмосфераның ғаламдық күйі. Кейде жалпы атмосфера циркуляциясы атмосферада тұрақты орын алатын әртүрлі синоптикалық құбылыстардың (конвергенцияның ішкітропикалық зонасы, ағындардың сорғалауы, атмосфераның қозғалыс центрі, муссондық циркуляция және т. б. ) жиынтығы ретінде де қарасытырылады.

Жалпы атмосфера циркуляциясының теориясы бойынша есептеулерде көбінесе гидродинамикалық теңдеулер сфералық координата жүйесінде жазылады. Ал, ендеше, сфералық координата жүйесін τ, θ, λ қарастырайық: [ абиб.jpg

Сурет 1. М нүктесінің оң жақ сфералық координата жүйесіне құралған схемасы. [1]

Мұндағы, τ - жердің центрінен бағытталған радиал координатасы; θ және λ - сәйкесінше, оңтүстік пен шығысқа қарай бағытталған ендік және бойлықтың координатасы (сурет 1) .

Бұл жағдайда τ, θ, λ қисықсызықты осіндегі ауаның бірлік массасының гидродинмикалық теңдеуі былай жазылады:

прпрп.jpg (1. 1)

рмрп.jpg (1. 2)

ппр.jpg (1. 3)

Үзіксіздік теңдеуі:

пррпг.jpg (1. 4)

Жылу ағынының теңдеуі:

нпнп.jpg (1. 5)

(1. 1) ден (1. 5) ге дейінгі теңдеулердегі υ _τ , υ _θ , υ _λ - сәйкесінше, қисықсызықты осьтерге түсірілген жылдамдықтың проекциялары; р - қысым; ρ - тығыздық; g - еркін түсу үдеуі; ω - жер айналудың бұрыштық жылдамдығы; к ₁ , к ₂ - вертикальді және горизонтальді турбулентті араласудың сәйкесінше турбуленттік коэффициенті; χ= с _р / с _v - адиабата көрсеткіші (с _р және с _v - сәйкесінше тұрақты қысым мен көлемдегі меншікті жылусыйымдылығы) ; ε ₁ - ауаның ұзынтолқынды және қысқа толқынды радиация кезіндегі ауа бөлігінің жұтылуы және шашырауы нәтижесінде келетін жылу ағыны; ε ₂ - турбулентті араласу нәтижесінде түзілетін жылу ағыны; ε ₃ - атмосферадағы су фазасының ауысуы нәтижесінде пайда болатын жылу ағыны.

Жалпы атмосфера циркуляциясын сипаттайтын күрделі гидродинамикалық теңдеулер жүйелерін шешу барысындағы математикалық қиындықтар оның шешуін оңайырақ табу жолын қарастыруға әкеліп соқтырады.

Н. Е. Кочиннің жалпы атмосфера циркуляциясы туралы бірінші динамикалық моделі

Жалпы атмосфера циркуляциясының (ЖАЦ) гидродинамикалық теориясының негізін 1933 жылы Н. Е. Кочин қалады. Ол жалпы атмосфера циркуляциясын атмосферадағы сәуле мен турбуленттік жылу алмасу мәселелерімен параллельді түрде қарастырып отырып есептеу қажет екенін айтты. Бірақ ол уақытта ЖАЦ - ын мұндай тәсілмен есептеу мүмкін емес болды, бұл модель кейбір болжауларды жеңілдедетін қысқа амалдарды қажет етті. Сонымен, жалпы циркуляция процесстері стационар және зоналық болып есептелінеді.

Бұл модельдің міндеті үш кезеңге бағына отырып шығарылады. Бірінші кезеңінде барометрикалық формулаларды қолдана отырып, қысым өрістері есептеленеді. Екінші кезеңде Экман - Акербломның теңдеуі бойынша жел жылдамдығының горизонтальді компоненттері есептелінеді. Ал үшінші кезеңінде үзіксіздік теңдеуінің көмегімен вертикальді жылдамдықтар анықталады. [1]

Табылған қысым градиентінің көмегімен геострофикалық жел өрісін есептеуге болады. Экман - Акербломның теңдеуі арқылы табылған жел жылдамдығының өрісін геострофикалық жылдамдықпен салыстыру турбуленттік тұтқырлықтың маңызын бағалауға мүмкіндік берді. (2. 1- кесте)

2. 1 - кестеден турбуленттік тұтқырлық тропосферадығы жел жылдамдығын едәуір төмендететінін көруге болады.

2. 1- кесте. Турбулентті араласудың әсерімен және әсерінсіз анықталған зональді жел жылдамдығының мағынасы

К ₁ , м ² /c

φ ⁰

К1, м2/c: 0

φ0: 7, 6

11, 6

11, 4

11, 6

К1, м2/c: 2, 67*10 ³

φ0: 5, 4

8, 6

7, 7

7, 9

Cонымен, Кочин ұсынған жалпы атмосфера циркуляциясының моделі маңызы мынады:

Модель ең алғаш гидродинамикалық негізге сүйене отырып құрастырылған;
Модельде атмосфералық турбуленттіліктің маңызы көрсетілген;
Модель жалпы атмосфера циркуляциясының жергілікті құрылысын бейнелейді;

Ал модельдің басты кемшіліктерінің бірі горизонтальді турбулентті араласудың макромасштабтық әсерінің ескерілмеуі болып табылады.

3. Е. Н. Блинованың жалпы атмосфера циркуляциясы моделі

Ж. а. ц. - ның басты механизмінің бірі болып атмосфералық қозғалыстардың центрі деп аталатын қысымның жоғарғы және төменгі квазистационарлық аймағы саналады. Осы атмосфералық қозғалыстардың центрін анықтауды Блинова өзінің жалпы атмосфералық циркуляция моделінде қарастырған.

Атмосфера қозғалысының центрін анықтау барысында төмендегілер сипатталады:

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.