امواج و ناپایداریهای جوی
جو سیالی ناآرام است که با امواج، از پیچوخمهای سیارهای جریان جتی گرفته تا امواج کوچک پشت کوه، به لرزه درمیآید و هر جا که این امواج به انرژی ذخیرهشده دسترسی پیدا کنند، سامانههای آبوهوایی را ایجاد میکنند.
Definition
امواج جوی نوسانات منتشرشوندهای از جریان هستند که توسط نیروهایی مانند گرانش یا تغییر پارامتر کوریولیس بازگردانده میشوند، در حالی که ناپایداریها شرایطی هستند که تحت آن اغتشاشات کوچک انرژی را از جریان میانگین استخراج کرده و تقویت میشوند.
Scope
این موضوع به بررسی دستههای اصلی امواج جوی، از جمله امواج راسبی، امواج گرانشی و امواج اینرسی-گرانشی، همراه با ناپایداریهای باروتروپیک و باروکلینیک میپردازد که به اغتشاشات کوچک اجازه میدهند تا به گردابهها و چرخندههای نقشه آبوهوا تبدیل شوند.
Core questions
- چه نیروهای بازگردانندهای باعث ایجاد انواع مختلف امواج جوی میشوند؟
- چرا امواج سیارهای راسبی نسبت به جریان به سمت غرب منتشر میشوند؟
- چگونه ناپایداریهای باروکلینیک و باروتروپیک سامانههای آبوهوایی را ایجاد میکنند؟
- چگونه امواج انرژی و تکانه را از طریق جو منتقل میکنند؟
Key theories
- دینامیک موج راسبی
- افزایش پارامتر کوریولیس به سمت قطب به عنوان یک مکانیسم بازگرداننده برای پیچش پتانسیل پایدار عمل میکند و امواج راسبی در مقیاس بزرگ را تولید میکند که جریان جتی را پیچوخم داده و سامانههای آبوهوایی سطحی را هدایت میکنند.
- ناپایداری باروکلینیک
- در یک جریان با برش قائم و گرادیانهای دمایی افقی، طول موجهای خاصی با تبدیل انرژی پتانسیل موجود به انرژی جنبشی رشد میکنند، که چارنی نشان داد منشأ دینامیکی چرخندههای عرضهای میانی است.
Mechanisms
گرانش نیروی بازگرداننده را برای نوسانات شناوری و امواج گرانشی فراهم میکند، در حالی که تغییر عرض جغرافیایی پارامتر کوریولیس ستونهای هوای جابجا شده را بازگردانده و از امواج راسبی کند و رو به غرب پشتیبانی میکند. هنگامی که جریان پسزمینه دارای برش قائم قوی و گرادیانهای دما، یا برش افقی شدید باشد، اغتشاشات با طول موجهای خاص از انرژی پتانسیل یا جنبشی موجود در حالت میانگین استفاده کرده و به گردابهها و چرخندههای در حال توسعه آبوهوای عرضهای میانی تبدیل میشوند.
Clinical relevance
نظریه امواج و ناپایداریها پیدایش و مسیر طوفانهای خارج حارهای، الگوهای سیارهای که آبوهوا را در دورههای طولانی قفل میکنند، و امواج گرانشی که شکستن آنها گردشهای استراتوسفری و تلاطم هوایی را هدایت میکند، توضیح میدهد که همه اینها مستقیماً برای پیشبینی آبوهوا اهمیت دارند.
History
شناسایی امواج سیارهای در مقیاس بزرگ توسط راسبی در سال ۱۹۳۹ و نظریههای چارنی و ایدی در اواخر دهه ۱۹۴۰ در مورد ناپایداری باروکلینیک، تصویر کیفی توسعه آبوهوا را به یک چارچوب پیشبینیکننده و ریاضی تبدیل کرد که زیربنای هواشناسی دینامیکی مدرن و پیشبینی عددی است.
Key figures
- Carl-Gustaf Rossby
- Jule Charney
- Eric Eady
Related topics
Seminal works
- rossby1939
- charney1947
Frequently asked questions
- موج راسبی چیست؟
- موج راسبی یک نوسان در مقیاس بزرگ و با انتشار آهسته به سمت غرب از جریان است که به دلیل تقویت اثر کوریولیس به سمت قطبین ایجاد میشود؛ این امواج پیچوخمهای جریان جتی هستند که سامانههای پرفشار و کمفشار را هدایت میکنند.
- چرا طوفانهای عرضهای میانی همچنان در مناطق مشابهی شکل میگیرند؟
- ناپایداری باروکلینیک به اغتشاشات اجازه میدهد تا در هر جایی که تضادهای دمایی قوی و برش باد قائم وجود دارد، رشد کنند، شرایطی که در امتداد مسیرهای طوفانی در پاییندست قارهها و اقیانوسهای اصلی یافت میشود، بنابراین چرخندهها به طور مکرر در آنجا توسعه مییابند.