वायुमंडलीय गतिकी
वायुमंडलीय गतिकी हवा के एक पतले, घूमते हुए आवरण पर द्रव गति के नियमों को लागू करती है, यह समझाते हुए कि हवाएँ क्यों मुड़ती हैं, दबाव प्रणालियाँ क्यों विस्थापित होती हैं, और ग्रह का परिसंचरण मौसम और जलवायु को कैसे व्यवस्थित करता है।
Definition
वायुमंडलीय गतिकी मौसम विज्ञान की वह शाखा है जो वायुमंडल की गति का वर्णन और भविष्यवाणी करने के लिए द्रव यांत्रिकी और ऊष्मागतिकी के समीकरणों का उपयोग करती है, जिसे एक घूर्णनशील ग्रह पर लागू किया जाता है।
Scope
यह क्षेत्र घूर्णनशील फ्रेम में वायुमंडलीय गति के शासी समीकरणों, बड़े पैमाने पर हावी संतुलित प्रवाहों, वायुमंडलीय तरंगों के स्पेक्ट्रम, मौसम प्रणालियों को जन्म देने वाली अस्थिरताओं और वैश्विक सामान्य परिसंचरण की संरचना और रखरखाव को शामिल करता है।
Sub-topics
Core questions
- घूमती हुई पृथ्वी पर हवा की गति को कौन से समीकरण नियंत्रित करते हैं?
- बड़े पैमाने पर हवाएँ दबाव समोच्च रेखाओं के लगभग समानांतर क्यों चलती हैं?
- कौन सी तरंगें और अस्थिरताएँ वायुमंडल को मौसम प्रणालियों में व्यवस्थित करती हैं?
- हवाओं और दबाव का वैश्विक पैटर्न कैसे बना रहता है?
Key theories
- भूस्थैतिक और संतुलित प्रवाह
- बड़े पैमाने पर, धीरे-धीरे विकसित होने वाली गति के लिए कोरिओलिस बल लगभग दबाव-प्रवणता बल को संतुलित करता है, इसलिए हवाएँ समदाब रेखाओं के साथ चलती हैं; इस संतुलन से विचलन मौसम प्रणालियों की ऊर्ध्वाधर गति और विकास को संचालित करते हैं।
- बैरोक्लिनिक अस्थिरता
- क्षैतिज तापमान प्रवणताएँ उपलब्ध संभावित ऊर्जा को संग्रहीत करती हैं जो बढ़ती तरंगों द्वारा जारी की जाती है, जिससे मध्य अक्षांशीय चक्रवातों और बहिर्उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में मौसम पर हावी होने वाले भंवरों की गतिशील उत्पत्ति होती है।
Mechanisms
न्यूटन के नियमों और घूर्णनशील फ्रेम में लिखे गए द्रव्यमान और ऊर्जा के संरक्षण से शुरू करते हुए, आदिम समीकरण बताते हैं कि दबाव प्रवणता, कोरिओलिस प्रभाव, गुरुत्वाकर्षण और घर्षण हवा को कैसे गति में लाते हैं। बड़े पैमाने पर प्रवाह भूस्थैतिक और हाइड्रोस्टेटिक संतुलन के करीब रहता है, जबकि छोटे असंतुलन, जो संभावित भ्रमिलता (potential vorticity) और अर्ध-भूस्थैतिक सिद्धांत (quasi-geostrophic theory) के माध्यम से व्यक्त होते हैं, तरंगों के विकास और मौसम उत्पन्न करने वाले ऊर्ध्वाधर परिसंचरण को संचालित करते हैं।
Clinical relevance
इस क्षेत्र के गतिशील समीकरण प्रत्येक संख्यात्मक मौसम और जलवायु मॉडल का आधार हैं; संतुलित प्रवाह, तरंगों और अस्थिरताओं को समझना ही पूर्वानुमानकर्ताओं और जलवायु वैज्ञानिकों को तूफानों के विकास और गति तथा गर्म होते ग्रह के प्रति परिसंचरण की प्रतिक्रिया का अनुमान लगाने की अनुमति देता है।
History
उन्नीसवीं सदी के द्रव यांत्रिकी और घूर्णनशील प्रवाह के कोरिओलिस विश्लेषण पर आधारित, विल्हेम ब्योर्कनेस ने 1900 के दशक की शुरुआत में मौसम के पूर्वानुमान को एक प्रारंभिक-मान समस्या के रूप में प्रस्तुत किया; रॉस्बी ने बड़े पैमाने की तरंगों की पहचान की जिनका नाम उनके नाम पर है, और चार्नी के मध्य-शताब्दी के बैरोक्लिनिक अस्थिरता और अर्ध-भूस्थैतिक गतिकी के सिद्धांत ने वायुमंडलीय गतिकी को आधुनिक पूर्वानुमान का मात्रात्मक आधार बना दिया।
Key figures
- Vilhelm Bjerknes
- Carl-Gustaf Rossby
- Jule Charney
- Edward Lorenz
Related topics
Seminal works
- holton2013
- vallis2017
Frequently asked questions
- हवा दबाव समोच्च रेखाओं के आर-पार के बजाय उनके साथ-साथ क्यों चलती है?
- बड़े पैमाने पर, उच्च से निम्न दबाव की ओर हवा को धकेलने वाला दबाव-प्रवणता बल पृथ्वी के घूर्णन से उत्पन्न कोरिओलिस बल द्वारा लगभग संतुलित होता है, इसलिए हवा अंततः समदाब रेखाओं के समानांतर बहती है जिसे भूस्थैतिक संतुलन कहा जाता है।
- गतिशील मौसम विज्ञान और सिनॉप्टिक मौसम विज्ञान में क्या अंतर है?
- गतिशील मौसम विज्ञान वायुमंडलीय गति के अंतर्निहित भौतिक और गणितीय सिद्धांत को विकसित करता है, जबकि सिनॉप्टिक मौसम विज्ञान उन सिद्धांतों को प्रेक्षणों से वास्तविक मौसम प्रणालियों का विश्लेषण और पूर्वानुमान करने के लिए लागू करता है।