Teoria Quase-Geostrófica

Ao considerar apenas os pequenos desvios do equilíbrio perfeito, a teoria quase-geostrófica destila o emaranhado de equações atmosféricas em uma única imagem que indica a um meteorologista onde o ar está subindo e o tempo está se formando.

Definition

A teoria quase-geostrófica é um conjunto simplificado de equações para o movimento extratropical de grande escala, no qual o vento é aproximado como geostrófico, exceto na pequena parte ageostrófica que impulsiona a evolução do fluxo e o movimento vertical associado.

Scope

Este tópico abrange a aproximação quase-geostrófica, a vorticidade potencial quase-geostrófica e sua conservação, a equação ômega para diagnosticar o movimento vertical e o uso dessas ferramentas para entender o desenvolvimento de sistemas meteorológicos de latitudes médias.

Core questions

• Quais aproximações definem o sistema quase-geostrófico?
• Como a conservação da vorticidade potencial quase-geostrófica governa o fluxo de grande escala?
• Como a equação ômega diagnostica onde o ar sobe e desce?
• Como a teoria explica o crescimento de ciclones de latitudes médias?

Key theories

Vorticidade potencial quase-geostrófica

Uma única quantidade conservada combina vorticidade relativa, vorticidade planetária e estiramento vertical, de modo que acompanhar sua evolução captura a dinâmica essencial do fluxo extratropical de grande escala.

A equação ômega

O movimento vertical em fluxo equilibrado é diagnosticado a partir dos padrões de advecção de vorticidade e temperatura, permitindo que os meteorologistas localizem a ascensão à frente de cavados superiores onde nuvens e precipitação se organizam.

Mechanisms

Ao assumir que o fluxo permanece próximo do equilíbrio geostrófico e hidrostático, as equações completas se reduzem à conservação de uma única vorticidade potencial quase-geostrófica, com a pequena circulação ageostrófica determinada diagnosticamente. A equação ômega então relaciona o movimento vertical à advecção diferencial de vorticidade e à advecção de temperatura, de modo que o ar ascendente, e as nuvens e precipitação que ele produz, podem ser localizados a partir de análises rotineiras dos campos de nível superior e térmicos.

Clinical relevance

Os diagnósticos quase-geostróficos permanecem uma ferramenta central de previsão para antecipar onde os ciclones extratropicais se aprofundarão e onde se formarão faixas de nuvens e precipitação, e a teoria fundamenta a interpretação dos campos de grande escala produzidos por modelos numéricos.

History

A teoria quase-geostrófica emergiu da análise de escala de Charney e do trabalho de Eliassen no final da década de 1940, fornecendo as equações filtradas que Charney e Phillips usaram nas primeiras previsões numéricas do tempo bem-sucedidas da década de 1950 e que permanecem uma estrutura diagnóstica padrão hoje.

Key figures

• Jule Charney
• Arnt Eliassen
• Norman Phillips

Seminal works

• charney1947
• holton2013

Frequently asked questions

O que significa quase-geostrófico?

Significa que o fluxo é tratado como quase geostroficamente equilibrado; o vento é aproximado como geostrófico, e apenas os pequenos desvios desse equilíbrio são mantidos porque são eles que impulsionam o sistema a mudar e produzir movimento vertical.

Por que a equação ômega é útil para os meteorologistas?

A equação ômega permite que os meteorologistas infiram onde o ar está subindo ou descendo a partir dos padrões de pressão e temperatura mais facilmente observáveis, e o ar ascendente é onde nuvens e precipitação tendem a se desenvolver.