Download
1 / 35
350 likes | 669 Views
Globalna cyrkulacja atmosferyczna - przyczyny. W niskich szerokościach geograficznych absorpcja promieniowania słonecznego jest znacznie większa od emisji (nadmiar energii) W regionach polarnych emisja przewyższa absorpcję (deficyt energii)
E N D
Globalna cyrkulacja atmosferyczna - przyczyny W niskich szerokościach geograficznych absorpcja promieniowania słonecznego jest znacznie większa od emisji (nadmiar energii) W regionach polarnych emisja przewyższa absorpcję (deficyt energii) Nieradiacyjny transport energii jest niezbędny. Kierunek przepływu jest ukierunkowany od niższych ku wysokim szerokościom geograficznym.
Model jednokomórkowy zaproponowany przez Hadleya Ten model jako pierwszy opisał brytyjski klimatolog George Hadley (1685-1768) w 1735. Założenia - Nieobracająca się Ziemia - Jednorodne podłoże - Równik w płaszczyźnie ekliptyki
Założenie pierwsze o tym, że Ziemia nie obraca się wokół swojej osi nie jest prawdziwe. Skutkiem obrotu Ziemi jest występowanie sił pozornych: siły odśrodkowej i siły Coriolisa. Siła Coriolisa jest skutkiem zasady zachowania momentu pędu.
Moment bezwładności jest odpowiednikiem masy w ruchu obrotowym Im większy moment bezwładności tym trudniej wprawić obiekt w ruch obrotowy i trudniej je zatrzymać Moment bezwładności zależy od rozkładu masy względem osi obrotu Ten sam obiekt może mieć różne momenty bezwładności względem różnych osi obrotu
W ruchu obrotowym względem ustalonej osi obrotu moment pędu bryły względem tej osi jest równy iloczynowi momentu bezwładności względem osi obrotu i prędkości kątowej Jeżeli całkowity moment sił względem osi obrotu, działający na ciało jest równy zeru, to jej moment pędu względem tej osi jest stały
Siła Coriolisa Gdyby Ziemia nie obracała się wokół własnej osi, na obiekty znajdujące się na jej powierzchni działałaby jedynie siła grawitacji G skierowana ku środkowi masy Ziemi, prostopadle do jej kulistej powierzchni. Na skutek ruchu obrotowego pojawiła się siła odśrodkowa O wyrażona wzorem ω - prędkość kątowa obrotu Ziemi R – odległość od osi obrotu
Siła Coriolisa cd. Dzięki współdziałaniu tych sił Ziemia uległa niewielkiemu spłaszczeniu. Prostopadle do powierzchni Ziemi skierowana jest wypadkowa siły grawitacji i siły odśrodkowej. Natomiast siła grawitacji, wszędzie oprócz równika, ma niezerową składową skierowaną ku biegunowi odpowiedniej półkuli równoważoną przez przeciwnie skierowaną i równą co do wartości składową siły odśrodkowej
Siła Coriolisa cd. Ruch w kierunku wschód-zachód Jeśli obiekt porusza się na wschód, to jego prędkość liniowa jest większa niż obiektów nieruchomych względem Ziemi (Ziemia również porusza się na wschód i prędkości się sumują). Na obiekt działa wówczas większa siła odśrodkowa i jej składowa w kierunku równika nie jest całkiem zrównoważona przez składową siły grawitacji skierowaną ku biegunowi. Obiekt odchyla się ku równikowi (zatem w prawo na półkuli północnej i w lewo na półkuli południowej). ciało będzie lżejsze skręt w prawo
Siła Coriolisa cd. Jeśli obiekt porusza się na zachód, to jego prędkość liniowa jest mniejsza niż obiektów nieruchomych względem Ziemi (Ziemia porusza się na wschód i prędkość wypadkowa jest różnicą prędkości). Mniejsza siła odśrodkowa nie równoważy całkowicie składowej siły grawitacji skierowanej ku biegunowi i obiekt odchyla się w tym kierunku (zatem znów w prawo na półkuli północnej i w lewo na półkuli południowej).
Siła Coriolisa cd. Ruch w kierunku północ-południe Do wyjaśnienia działania siły Coriolisa w tym przypadku wykorzystamy zasadę zachowania momentu pędu oraz fakt, że odległość punktów na powierzchni Ziemi od osi obrotu zależy od szerokości geograficznej: jest największa na równiku i maleje do zera na biegunach. Moment pędu jest iloczynem momentu bezwładności i prędkości kątowej obiektu. Moment bezwładności jest miarą oporu jaki stawia ciało, gdy próbujemy wprawić je w ruch obrotowy. Jeżeli masa ciała umieszczona jest blisko osi obrotu, to stosunkowo łatwo wprowadzić je w ruch obrotowy i moment bezwładności jest niewielki. Jeśli odsuwamy masę ciała od osi obrotu moment bezwładności moment bezwładności rośnie, bo coraz trudniej jest wprowadzić obiekt w ruch obrotowy.
Siła Coriolisa cd. Jeżeli porcja powietrza przesuwa się ku biegunom, zbliża się do osi obrotu i jej moment bezwładności maleje, a prędkość obrotowa rośnie. Jeśli porcja powietrza wędruje ku równikowi oddala się od osi obrotu, jej moment bezwładności rośnie, a prędkość kątowa maleje. Wszystkie punkty na powierzchni Ziemi poruszają się z tą samą prędkością kątową ω. Wyobraźmy sobie teraz obiekt, który porusza się w atmosferze z południa na północ. Jeżeli obiekt wystartował z półkuli północnej, to porusza się od niższych ku wyższym szerokościom geograficznym i jego odległość od osi obrotu maleje. Zgodnie z zasadą zachowania momentu pędu jego prędkość kątowa musi wzrosnąć i obiekt porusza się zatem na wschód szybciej niż Ziemia pod nim. Zatem skręca w prawo od kierunku ruchu Analogicznie, jeżeli obiekt porusza się z północy na południe, to na półkuli północnej oddala się od osi obrotu, jego prędkość kątowa maleje, obiekt porusza się na wschód wolniej niż Ziemia pod nim. Znowu skręca w prawo od kierunku ruchu.
Trój-komórkowy model cyrkulacji Opisany przez amerykańskiego meteorologa Williama Ferrela w 1856 • Założenia • - Obracająca się Ziemia • Jednorodne podłoże • Równik w płaszczyźnie ekliptyki http://www.physicalgeography.net/fundamentals/7p.html
Model trój-komórkowy Pasaty – wiatry północno-wschodnie na półkuli północnej i południowo-wschodnie na półkuli południowej Międzyzwrotnikowa strefa zbieżności – linia zbieżności pasatów Podzwrotnikowe wyże– strefa quasi stacjonarnych wyżów zlokalizowana w okolicy zwrotników Wiatry zachodnie – strefa wiatrów o przeważającej składowej zachodniej Front polarny– front między masami polarną a zwrotnikową Strefa wiatrów wschodnich – strefa o przewadze wiatrów wschodnich w okolicy biegunów
Założenie drugie o jednorodności podłoża nie jest prawdziwe. Układ strefowy jest zaburzony przez kontrasty między lądami a oceanami. Ląd nagrzewa się szybko i szybko wychładza Woda nagrzewa się powoli i powoli wychładza
Różnice w nagrzewaniu powierzchni lądowych i wodnych • przezroczystość • typ przewodnictwa (turbulencyjny lub nie) • straty na transpirację • ciepło właściwe
Wiatry lokalne o genezie termicznej różnice temperatury powodują powstanie różnic ciśnienia, a w konsekwencji ruchu mas powietrza - wiatru
Założenie trzecie o tym, że równik leży w płaszczyźnie ekliptyki nie jest prawdziwe. Powoduje to występowanie pór roku i przesuwanie się poszczególnych komórek cyrkulacyjnych w kierunku biegunów (latem) i równika (zimą). Międzyzwrotnikowa strefa zbieżności wędruje powodując powstawanie cyrkulacji monsunowej. Pasaty po przekroczeniu równika zmieniają kierunek.
Seasonal Variations in Latitude - Monsoons Seasonal variations are less likely to affect the equatorial region and the poles
