Геострофический ветер пересекает изобары к циклону?

В идеальном балансе — нет. С трением и ageostrophic acceleration реальный приземный ветер может пересекать изобары; здесь выделен только безынерционный компонент вдоль изобар.

Почему градиент температуры даёт вертикальный shear?

Горизонтальный градиент температуры означает изменение толщины между изобарическими поверхностями. Поэтому горизонтальный градиент давления меняется с высотой, и геострофический ветер на 300 гПа отличается от ветра около 1000 гПа.

Геострофический баланс и thermal wind

Геострофический баланс — главный синоптический баланс между горизонтальной силой градиента давления и силой Кориолиса. Страница рисует схематическое поле давления с изобарами и стрелками геострофического ветра по формулам u_g = −(1/ρf)∂p/∂y и v_g = (1/ρf)∂p/∂x. Нижняя панель добавляет thermal-wind relation в координате давления: градиент температуры север-юг меняет геострофический ветер с высотой, здесь как Δu_g ≈ −(R/f)(∂T/∂y)ln(p_s/p_top) между 1000 и 300 гПа. Модель диагностическая, не прогнозная: не решаются ageostrophic acceleration, трение, кривизна потока, фронты и гидростатическая толщина.

Для кого: Синоптическая метеорология, физическая океанография или вводная геофизическая гидродинамика.

Ключевые понятия

Геострофический баланс
Thermal wind
Сила Кориолиса
Изобары
Вертикальный shear ветра

Это синоптический предел: вдали от трения и резкой кривизны ветер идёт вдоль изобар; температурные контрасты наклоняют поверхности давления, поэтому геострофический ветер меняется с высотой.

Графики

Геострофический баланс

Широта45 deg

Градиент давления на север-8 hPa/1000 km

Волнистость изобар7 hPa

Наклон изобар0.7

Thermal wind

Градиент температуры на север-6 K/1000 km

Сила градиента давления и Кориолис дают ветер вдоль изобар. Горизонтальный градиент температуры меняет геострофический ветер с высотой: холоднее к полюсу обычно усиливает верхние западные ветры в Северном полушарии.

Измеренные величины

Кориолис f1.03e-4 s^-1

u на 1000 гПа6.5 m/s

thermal shear20.1 m/s

u на 300 гПа26.6 m/s

Как это работает

Геострофический баланс: f k×u_g = −∇p/ρ, поэтому ветер идёт вдоль изобар; карта показывает pressure field и стрелки u_g. Thermal wind: Δu_g ≈ −(R/f)(∂T/∂y) ln(p_s/p_top) между 1000 и 300 гПа; ползунки широты, ∂p/∂y, ∂T/∂y показывают, как бароклинность создаёт вертикальный shear.

Основные формулы

f k × u_g = −(1/ρ)∇p; u_g = −(1/ρf) ∂p/∂y, v_g = (1/ρf) ∂p/∂x

Δu_g ≈ −(R/f)(∂T/∂y) ln(p_s/p_top) между 1000 и 300 гПа

Часто задаваемые вопросы

Геострофический ветер пересекает изобары к циклону?: В идеальном балансе — нет. С трением и ageostrophic acceleration реальный приземный ветер может пересекать изобары; здесь выделен только безынерционный компонент вдоль изобар.
Почему градиент температуры даёт вертикальный shear?: Горизонтальный градиент температуры означает изменение толщины между изобарическими поверхностями. Поэтому горизонтальный градиент давления меняется с высотой, и геострофический ветер на 300 гПа отличается от ветра около 1000 гПа.

Другие симуляторы в этой категории — или все 32.

Вся категория →

НовоеУниверситет / научные

Пятно загрязнения в грунтовых водах

Импульс advection-dispersion в водоносном горизонте: продольное/поперечное растекание, retardation factor R и breakthrough curve в наблюдательной скважине.

Запустить симулятор

НовоеУниверситет / научные

Устойчивость бесконечного склона

Limit-equilibrium factor of safety для мелкого плоского оползня: угол склона, сцепление, трение, глубина и поровое давление от дождя задают порог срыва.

Запустить симулятор

НовоеУниверситет / научные

Афтершоки: Омори + Гутенберг–Рихтер

Затухание афтершоков по modified Omori n(t)=K/(t+c)^p вместе с magnitude-frequency графиком Гутенберга–Рихтера, b-value и синтетическим каталогом.

Запустить симулятор

НовоеУниверситет / научные

Конвекция мантии (игрушечная ячейка)

Карикатура high-Prandtl-number mantle convection: vigor от Rayleigh number, thermal boundary layers, горячий апвеллинг и холодная субдуцирующая плита в вязкой ячейке.

Запустить симулятор

НовоеШкольные