Cтраница 1
Бароклинные волны, в которых вихри, текущие почти горизонтально, в каждом полушарии переносят момент количества движения от высоких широт к экватору. [1]
В атмосфере Земли бароклинные волны вызываются разностью темпе-ратур между полюсами и экватором, обусловленной неодинаковым нагревом Солнцем. [2]
В связи с проблемами физики Солнца бароклинные волны впервые рассматривались Пласкеттом ( 1959) и Уордом ( 1964); см. [17] ( и цитируемые там работы) и [20] к гл. [3]
Для океана специфично наличие среди решений уравнений гидродинамики нескольких классов волн - акустических, поверхностных ( капиллярных и гравитационных), внутренних гравитационных, инерционных ( включая баротропные и бароклинные волны Росби - Блиновой, образующиеся вследствие изменения с широтой вертикальной проекции угловой скорости вращения Земли) и, наконец, гидромагнитных, возникающих при движениях электропроводной жидкости ( соленой морской воды) в геомагнитном поле. [4]
Итак, эволюция вихрей заключается в их разрастании и развитии тенденций к движению на запад, анизотропизации ( вытягиванию вдоль кругов широты) и баротропизации. Противоположные тенденции может создавать, во-первых, генерация мелких вихрей внутренними процессами бароклинной неустойчивости крупномасштабных течений, в частности, неустойчивы очень длинные ( 1 L) бароклинные волны Россби-Блиновой, особенно, по-видимому, меридиональные движения в них. Спектр рельефа вида Eh ( k) - k - l или k - 2 ( второй из них - это белый шум в спектре наклонов) создает тенденцию к выравниванию спектра кинетической энергии течений. В то же время более крупномасштабные по сравнению с начальными вихрями неровности рельефа усиливают Р - эффект: изолинии f / h принимают на себя роль кругов широты, волновое число & / г [ h V ( / / A) / 2f / ] 1 / 2 заменяет & р, и анизотропизация проявляется в тенденции к течению вдоль изолиний / / А. Взаимодействие генерации, диссипации и перечисленных выше противоположных тенденций должно определять статистический режим синоптических вихрей и волн Россби-Блиновой, свойственный общей циркуляции атмосферы. [5]
Итак, эволюция вихрей заключается в их разрастании и развитии тенденций к движению на запад, анизотропизации ( вытягиванию вдоль кругов широты) и баротропизации. Противоположные тенденции может создавать, во-первых, генерация мелких вихрей внутренними процессами бароклинной неустойчивости крупномасштабных течений, в частности, неустойчивы очень длинные ( l L) бароклинные волны Россби-Блиновой, особенно, по-видимому, меридиональные движения в них. Спектр рельефа вида Eh ( k) - k - i или k - 2 ( второй из них - это белый шум в спектре наклонов) создает тенденцию к выравниванию спектра кинетической энергии течений. Взаимодействие генерации, диссипации и перечисленных выше противоположных тенденций должно определять статистический режим синоптических вихрей и волн Россби-Блиновой, свойственный общей циркуляции атмосферы. [6]
На рис. 9.5 показана важная особенность бароклинных волн. В северном полушарии Земли поднимающаяся часть каждой линии тока пересекает параллель под острым углом, в то время как опускающаяся - практически под прямым. Соответствующая картина в южном полушарии является зеркальным отражением этого рисунка относительно линии восток - запад. Как впервые указал Старр, такой наклон влечет за собой суммарный перенос момента количества движения к полюсу через параллели, пересекаемые линией тока. Поскольку бароклинные волны возникают на протяжении большого отрезка времени и в широкой полосе долгот, близкой к экватору, их суммарное воздействие порождает вихревой поток импульса к полюсу, который поддерживает струйные течения и преобладающие западные ветры в обоих полушариях. Кинетическая энергия, передаваемая при этом осред-ненному зональному течению на средних широтах, обеспечивается кинетической энергией крупномасштабных вихрей, вызывающих перенос момента количества движения. [7]