Geostrofický vítr

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 29. března 2021; kontroly vyžadují 8 úprav .

Geostrofický vítr (ze starořeckého γῆ „země“ + στροφή „obrat“) – teoretický vítr způsobený rotací Země , který je výsledkem úplné rovnováhy mezi Coriolisovou silou a horizontální složkou barické gradientní síly – takové podmínky se nazývají geostrofická rovnováha. Geostrofický vítr je nasměrován rovnoběžně s izobarami (čáry konstantního atmosférického tlaku v určité výšce). V přírodě je taková rovnováha vzácná. Skutečný vítr se téměř vždy odchyluje od geostrofického vlivem působení jiných sil ( tření o zemský povrch, odstředivá síla ). Skutečný vítr se tedy bude rovnat geostrofickému, pokud nedojde k žádnému tření a izobary jsou ideální přímky. Navzdory praktické nedosažitelnosti takových podmínek je zpracování větru jako geostrofického jevu dobrým prvním přiblížením pro určení atmosférických toků mimo tropickou zónu .

Původ

Vzduch se pohybuje z oblastí vysokého tlaku do oblastí nízkého tlaku kvůli existenci barické gradientní síly . Jakmile se však vzduch začne pohybovat, začne na něj působit Coriolisova síla, která vychyluje proudění na severní polokouli na východ a na jižní polokouli na západ. S rostoucí rychlostí větru se zvyšuje i výchylka pod vlivem Coriolisovy síly. Odchylka se zvětšuje, dokud se Coriolisova síla a barická gradientní síla vzájemně nevyrovnají, v důsledku čehož se vzduch již nebude pohybovat z oblasti vysokého tlaku do oblasti nízkého tlaku, ale podél izobary (čáry stejného tlaku). Geostrofická rovnováha vysvětluje, proč systémy nízkého tlaku (zejména cyklóny ) rotují proti směru hodinových ručiček a systémy vysokého tlaku (zejména anticyklóny ) ve směru hodinových ručiček na severní polokouli (a naopak na jižní polokouli). Vysvětluje také barický zákon větru .

Geostrofické proudy

Mnoho proudů v oceánu je také geostrofických. Stejně jako četná měření meteorologických balónů , která shromažďují informace o atmosférickém tlaku v různých nadmořských výškách v atmosféře, se používají k určení pole atmosférického tlaku a odvození geostrofického větru, tak se měření hustoty hloubky oceánu používá k odvození geostrofických proudů. Satelitní výškoměry se také používají k měření výškových anomálií mořské hladiny , které umožňují výpočet geostrofických proudů. Geostrofický proud ve vodě nebo ve vzduchu je vnitřní vlna s nulovou frekvencí.

Omezení geostrofické aproximace

Vliv tření mezi vzduchem a zemským povrchem narušuje geostrofickou rovnováhu. Tření zpomaluje proudění a snižuje účinek Coriolisovy síly. Díky tomu má větší vliv síla tlakového gradientu a vzduch se stále pohybuje z vysokého atmosférického tlaku do nízkého, i když s velkou odchylkou. To vysvětluje, proč se větry ve vysokotlakých systémech ( anticyklónách ) odchylují od středu systému, zatímco větry v systémech nízkého tlaku ( cyklóny ) se spirálovitě stáčí do středu systému.

Při výpočtu geostrofického větru se zanedbává síla tření, což je obvykle dobrý předpoklad pro okamžité proudění ve střední troposféře mírných šířek. Ale navzdory skutečnosti, že ageostrofické členy v rovnici geostrofické rovnováhy jsou relativně malé, významně přispívají k proudění a zejména hrají velkou roli při posilování a oslabování hurikánů .

Matematický výraz

V aproximaci geostrofické rovnováhy lze složky vektoru geostrofické rychlosti větru na izobarickém povrchu zapsat jako: ${\displaystyle {\overrightarrow {V_{g))))$ $(u_{g},v_{g})$

u_{g}=-{g \over f}{\partial Z \over \partial y}~,

v_{g}={g \over f}{\partial Z \over \partial x}~,

kde:

G

— tíhové zrychlení (9,81 m s −2 );

{\displaystyle f=2\Omega \sin {\phi ))

je Coriolisův parametr ;

\Omega

je úhlová rychlost rotace Země;

\phi

— zeměpisná šířka (Coriolisův parametr je asi 10 −4 s −1 );

Z

je geopotenciální výška izobarického povrchu.

Platnost této aproximace závisí na místním Rossbyho čísle . Na rovníku aproximace nefunguje, protože je tam nula a v tropech se obvykle nepoužívá. $F$

Geostrofický vektor rychlosti větru lze také vyjádřit jako gradient geopotenciální výšky na izobarickém povrchu: $\Phi$

{\overrightarrow {V_{g}}}={{\hat {k}} \over f}\times \nabla _{p}\Phi ~.

Parametry: , dolní index [ vymazat ] ${\hat {k))$ ${_{p))$

Viz také

Odkazy

Geostrofický vítr // Meteorologický slovník.
Geostrofický vítr // Plynový výtah - Gogolevo. - M .: Sovětská encyklopedie, 1971. - S. 323. - ( Velká sovětská encyklopedie : [ve 30 svazcích] / šéfredaktor A. M. Prochorov ; 1969-1978, v. 6).
Robert Stewart. Úvod do fyzikální oceánografie. Kapitola 10, Geostrofické proudy . — 2005. Archivováno 3. ledna 2011 na Wayback Machine

Slovníky a encyklopedie	Velký Rus Britannica (online) Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4361799-2