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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

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