Файл: Мельникова И.И. Динамическая метеорология учеб. пособие для океанологов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.07.2024
Просмотров: 95
Скачиваний: 0
Для того, чтобы получить решение уравнения (7.2.3), найдем сначала общее решение соответствующего ему однородного уравнения
|
|
|
(ІЧ- , |
J _ |
dP |
|
|
|
(7.2.6) |
|||
|
|
|
гігг |
г |
dr |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Обозначим |
Тогда |
уравнение |
(7.2.6) |
можно |
|
записать |
||||||
|
|
|
|
dS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
-Откуда |
ln S = —lnr + |
lnci |
(Int'i — постоянная интегрирова |
|||||||||
ния ) или |
S - |
dP |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dr |
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Разделяя |
снова |
переменные, получаем |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
Р—с{In Г-І-Го, |
|
|
|
(7.2.7) |
||||
где Со — постоянная интегрирования. |
|
|
удовлетворяет и |
|||||||||
Будем |
теперь считать, |
что |
|
это. решение |
||||||||
уравнению (7.2.3) при условии, |
что коэффициенты щ и с2 явля |
|||||||||||
ются функциями радиуса г (т. е. |
применим |
метод |
вариации |
|||||||||
произвольных постоянных). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Найдем соответствующие производные от F |
|
|
|
|||||||||
|
|
dP |
de, |
, |
, |
|
d \n r |
dco |
|
|
|
|
|
|
Тг = т ' " r+c' H F + Hr' |
|
|
|
|||||||
Выберем Ci и c2 таким образом, чтобы |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
■»- |
1„ г |
|
- £ ? = 0 . |
|
|
‘ |
(7.2.8) |
||
Тогда |
|
|
dr |
|
|
|
dr |
|
|
|
||
|
|
|
dP |
|
|
rfln/y |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
dr |
~ C‘ |
dr |
|
|
|
|
||
|
|
|
d P _ |
|
c, |
|
, |
dcx |
|
|
|
|
|
|
|
dr2 |
r2 |
|
r |
dr |
' |
|
|
|
|
Подставим полученные выражения в (7.2.34 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
dcx ___— |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
r dr |
|
r 3 |
|
' |
r2 |
“ |
|
|
|
или
dcx dr
откуда
165
|
C i = j* p l A ?. d p - \ ~ c B. |
|
о |
Из уравнения |
(7.2.8) нетрудно получить, что |
|
г |
|
с г — — j" l Ä " p \ n p d p - f -Сц. |
|
б |
В последних |
равенствах е3 и с4 — постоянные интегрирова |
ния, которые могут быть определены на основании граничных условии.
Подставим С\ |
и с2 в (7.2.7) |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
■Г _ |
|
|
/• |
|
|
|
|
7’=1пг |
j M - p ^ p + |
Сз |
— |
I |
/Л о о ln pöfp--f-c4, |
||||
|
|
- о |
|
|
о |
|
|
|
|
Чтобы удовлетворялось |
условие |
(7.2.5), |
очевидно, должно |
||||||
бытьсз = 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из условия |
(7.2.4) вытекает, что |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
П. |
■- |
R |
|
|
|
|
|
|
с і = — \ |
I A q р In |
•dp. |
|
|
|||
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
Таким образом,окончательно |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Г |
|
г |
|
|
|
R |
д |
|
F — ln г J Мм pdp — |
j1I A qp ln pdp— |
j1Mo p ln |
dp |
||||||
|
0 |
|
0 |
|
|
|
ü |
|
|
или |
|
r _ |
|
R |
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
F |
= |
( Mo pin |
— dp — I Mo pin — ф . |
|
|||||
|
|
,) |
р |
J |
|
|
|
о |
|
|
|
О |
|
О |
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
. |
г)Ф |
по области, |
ограничен |
||
Величина F (г) |
есть среднее значение |
|
|
ной окружностью радиуса г. Чтобыперейти к интересующему
нас значению дФ в |
фиксированном |
точке, |
расположенной в |
||
центре этой окружности, |
воспользуемся |
снова |
условием (7.2.5) |
||
I |
= |
^ |
— |
Q |
|
F(r) I |
F{0) = — f 1Аа p In dL dp |
||||
r=0 |
|
0 |
|
P |
|
или
166
4
|
|
|
F(r) I = ~ |
= f j /А, pGdpdb, |
|
|
|
r~° |
Ö 0 |
■ |
|
1 |
, R |
|
где G—— |
|
ln — . |
|
|
|
|
|
p |
|
|
Функция |
G называется |
функцией влияния. Она определяет, |
с каким весом влияет адвекция вихря в точках, расположенных на расстоянии р от центра, на изменение давления в центре. Чем дальше от центра расположены точки, тем ближе значение, р к величине R, а следовательно, тем меньше значение G, т. е. тем меньший вклад дают эти точки в изменение Ф. Функция G всегда отрицательна, что указывает на понижение давления при
положительной (циклонической адвекции |
вихря и повышение |
его при отрицательной (антпциклонической) |
адвекции. |
§ 3. О прогнозе на любом уровне
Как уже отмечалось, полученное решение справедливо толь ко для среднего уровня и может быть использовано лишь для прогноза на уровне 500-миллнбаровой поверхности. На всех дру гих уровнях в уравнении вихря сохраняется член с дивергенцией-
Формула, |
полученная Н. И. Булеевым |
и Г. И. Марчуком, |
||||
для этого случая имеет вид |
|
|
|
|||
г)Ф |
і |
, * |
* |
і |
“ |
|
-щ — |
I |
I I |
A-'G ydxl dy1 d',+ |
I |
\ |
\ A TG2 d x 1 dy1 d~. |
|
О |
— оо |
|
0 |
— со |
Здесь первое слагаемое - аналогично тому, что получается для
дФ |
' |
-02 |
на среднем уровне, т. е. оно учитывает влияние адвекции |
вихря во всем объеме, окружающем данную точку. Второе сла гаемое указывает па влияние адвекции температуры на величи-
дФ
ну -02 ■ Функции Gi и G2 — функции влияния, зависящие от ко
ординат точек, которые дают вклад в изменение Ф.
В настоящее время численные прогнозы интенсивно разви ваются. В частности, ведутся исследования по учету притоков тепла и турбулентности.
■167
ЛИ Т Е Р А Т У Р А
1.Б о б ы л е в а И. М. Расчет .характеристик турбулентности в планетарном
|
пограничном |
слое атмосферы. Тр. |
ЛГ.МП. вы’и. 40, 1970. |
||||
2. Б о б ы л е в а И. М„ |
3 и л и т и н к е в и ч С. С., Л а н х т м а н Д. Л. |
||||||
|
Турбулентный режим в термически стратифицированном планетарном по |
||||||
|
граничном слое атмосферы. Международный коллоквиум по микрострук |
||||||
|
туре атмосферы и влиянию турбулентности на распространение радио |
||||||
|
волн. М.. изд-во «Наука», 1965. |
|
Юд и н М. И. |
||||
3. Г а н д и н Л. С., |
Л а й х т м а н Д. Л., М а т в е е в Л. Т., |
||||||
4. |
Основы динамической |
метеорологии. |
Л.. Гндрометеоиздат. 1955. |
||||
Г ан д и н |
Л. |
С. |
Введение в расчетные методы прогноза погоды, ч. 1. Л |
||||
|
1960. |
|
|
|
|
|
|
5. |
Га и д и н |
Л. |
С.. |
Д у б о в А. С. |
Численные методы |
краткосрочного |
прогноза погоды. Л.. Гндрометеоиздат. 1968.
6.Г у т м а и Л. Н. Введение в нелинейную теорию мезометеорологичееких процессов. Л.. Гндрометеоиздат, 1969.
7. |
3 и л и т и н к е в и ч С. |
С.-Динамика |
пограничного |
слоя |
атмосферы. Л., |
||||||
|
Гндрометеоиздат. |
1970. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. |
К а з а н с к и й |
А. |
Б.. Мо и м и |
А. С. |
Турбулентность в приземных инвер |
||||||
9. |
сиях. Нзв. АН |
СССР, сер. геофизическая. |
Л» 1. |
1956. |
режиме в при |
||||||
К а з а н с к и й |
А. |
Б.. |
М о н и н А. |
С. О |
турбулентном |
||||||
|
земном слое воздуха при неустойчивой стратификации. Пзв. АН СССР, |
||||||||||
|
сер. геофизическая, Л® |
6, |
1958. |
|
|
|
|
||||
10. |
К и т а й г о р о д с к и й |
С. |
А. |
Физика |
взаимодействия атмосферы и океа |
||||||
|
на. Л., Гндрометеоиздат, |
1970. |
|
|
|
|
11.Л а й Xт м а н Д. Л. Физика пограничного слоя атмосферы. Л.. Гидрометеонздат, 1970.
12. |
ЛѴо н и it |
Л. С., |
О б у х о в |
А. М. |
Основные закономерности |
тѵрбѵленг- |
|
||||||
|
ного перемешивания в приземном |
слое атмосферы. Тр. Геофизического |
і |
||||||||||
|
института АН СССР. .\° 24 (151). 1954. |
гидромеханика, ч |
I. АТ, |
|
|||||||||
13. М о н и н |
А. |
С., |
Я г л о м |
А. |
М. |
Статистическая |
5 |
||||||
|
изд-во «Наука». 1965. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
14. |
Р о л л ь |
Г. |
У. |
Физика атмосферных процессов над морем. Перевод с анг- |
і |
||||||||
15. |
линского. |
Л., |
Гндрометеоиздат, |
1968. |
. |
А\ , |
изд-во |
2 |
|||||
С т а р р |
В. |
Физика явлений |
с |
отрицательной |
вязкостью. |
| |
|||||||
|
«.Мир», |
1971. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'J |
16.Со. «.Море». Развитие идей и наблюдений, связанных с изучением морей. \ Перевод с английского. Л., Гндрометеоиздат, 1965.
1
168