Keseimbangan Angin Geostropik dan Termal

Pada skala yang lebih besar dari badai petir, atmosfer mencapai keseimbangan mendekati antara gaya-gaya, sehingga dengan mengetahui medan tekanan dan bagaimana suhu bervariasi dengan ketinggian, seorang peramal cuaca dapat merekonstruksi angin itu sendiri.

Definition

Keseimbangan geostropik adalah kesamaan perkiraan antara gaya gradien tekanan horizontal dan gaya Coriolis; angin termal adalah perubahan angin geostropik yang dihasilkan dengan ketinggian, yang sebanding dengan gradien suhu horizontal.

Scope

Topik ini mencakup keseimbangan geostropik antara gaya gradien tekanan dan gaya Coriolis, keseimbangan hidrostatik secara vertikal, hubungan angin termal yang mengaitkan geser vertikal angin geostropik dengan gradien suhu horizontal, serta keseimbangan gradien dan siklostropik terkait untuk aliran melengkung.

Core questions

• Bagaimana keseimbangan gaya gradien tekanan dan Coriolis menentukan angin skala besar?
• Mengapa kontras suhu horizontal menyiratkan geser angin vertikal?
• Kapan aliran seimbang rusak, dan apa yang terjadi selanjutnya?
• Bagaimana kelengkungan dan efek sentrifugal memodifikasi keseimbangan geostropik?

Key theories

Aproksimasi geostropik

Untuk gerakan yang berskala besar dan lambat berubah, percepatan kecil dibandingkan dengan gaya dominan, sehingga angin diaproksimasi dengan baik oleh nilai geostropik yang bertiup sejajar dengan isobar.

Hubungan angin termal

Menggabungkan keseimbangan geostropik dan hidrostatik menunjukkan bahwa geser vertikal angin geostropik ditentukan oleh gradien suhu horizontal, menjelaskan mengapa jet stream tingkat atas yang kuat berada di atas kontras suhu yang tajam.

Mechanisms

Di mana udara menumpuk sebagai tekanan tinggi, gaya gradien tekanan mendorongnya menuju tekanan yang lebih rendah, tetapi rotasi Bumi membelokkan udara yang bergerak hingga gaya Coriolis menyeimbangkan dorongan tersebut dan angin mengalir sepanjang isobar. Karena permukaan tekanan miring lebih curam di mana udara di bawahnya dingin dan padat, angin geostropik ini harus berubah dengan ketinggian sebanding dengan gradien suhu horizontal, yaitu angin termal, itulah sebabnya jet stream terletak di atas kontras suhu terkuat.

Clinical relevance

Keseimbangan angin geostropik dan termal memungkinkan peramal cuaca untuk menyimpulkan angin di ketinggian dari analisis suhu dan tekanan, menemukan jet stream, dan mendiagnosis di mana atmosfer menyimpang dari keseimbangan, yaitu daerah-daerah di mana gerakan naik dan perkembangan cuaca terkonsentrasi.

History

Hukum empiris Buys Ballot pada abad kesembilan belas bahwa angin bertiup dengan tekanan rendah di sebelah kiri di Belahan Bumi Utara mengisyaratkan keseimbangan geostropik; formalisasi hubungan angin geostropik dan termal pada awal abad kedua puluh, dan peran sentralnya dalam analisis skala Charney, menjadikannya landasan meteorologi dinamis.

Key figures

• Christophe Buys Ballot
• Carl-Gustaf Rossby
• Jule Charney

Seminal works

• holton2013
• martin2006

Frequently asked questions

Jika saya mengetahui pola tekanan, dapatkah saya memperkirakan angin?

Ya. Pada skala besar, hubungan geostropik memberikan kecepatan angin dari seberapa rapat isobar dikemas dan arahnya sejajar dengannya, dengan tekanan rendah di sebelah kiri di Belahan Bumi Utara.

Mengapa jet stream terletak di tempatnya sekarang?

Hubungan angin termal mengaitkan peningkatan angin dengan ketinggian dengan kontras suhu horizontal, sehingga angin tingkat atas tercepat, yaitu jet stream, terbentuk di atas batas tajam antara massa udara hangat dan dingin.