ทฤษฎีเกือบจีโอสทรอฟิก
ด้วยการคงไว้เพียงความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยจากการสมดุลที่สมบูรณ์ ทฤษฎีเกือบจีโอสทรอฟิกได้กลั่นกรองความซับซ้อนของสมการบรรยากาศให้เป็นภาพเดียวที่บอกนักพยากรณ์ว่าอากาศกำลังลอยขึ้นที่ใดและสภาพอากาศกำลังก่อตัวขึ้นที่ใด
Definition
ทฤษฎีเกือบจีโอสทรอฟิกคือชุดสมการที่ลดรูปสำหรับการเคลื่อนที่ขนาดใหญ่ในเขตนอกเขตร้อน ซึ่งลมถูกประมาณค่าว่าเป็นแบบจีโอสทรอฟิก ยกเว้นในส่วนที่ไม่ใช่จีโอสทรอฟิกขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการของการไหลและการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งที่เกี่ยวข้อง
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมการประมาณค่าเกือบจีโอสทรอฟิก, ความปั่นป่วนศักย์เกือบจีโอสทรอฟิกและการอนุรักษ์, สมการโอเมก้าสำหรับการวินิจฉัยการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง, และการใช้เครื่องมือเหล่านี้เพื่อทำความเข้าใจการพัฒนาระบบสภาพอากาศละติจูดกลาง
Core questions
- การประมาณค่าใดที่กำหนดระบบเกือบจีโอสทรอฟิก?
- การอนุรักษ์ความปั่นป่วนศักย์เกือบจีโอสทรอฟิกควบคุมการไหลขนาดใหญ่อย่างไร?
- สมการโอเมก้าวินิจฉัยการขึ้นและลงของอากาศอย่างไร?
- ทฤษฎีนี้อธิบายการเติบโตของพายุหมุนละติจูดกลางอย่างไร?
Key theories
- ความปั่นป่วนศักย์เกือบจีโอสทรอฟิก
- ปริมาณที่อนุรักษ์ไว้เพียงหนึ่งเดียวที่รวมความปั่นป่วนสัมพัทธ์ ความปั่นป่วนของดาวเคราะห์ และการยืดตัวในแนวดิ่งเข้าด้วยกัน เพื่อให้การติดตามวิวัฒนาการของมันสามารถจับพลวัตที่สำคัญของการไหลขนาดใหญ่ในเขตนอกเขตร้อนได้
- สมการโอเมก้า
- การเคลื่อนที่ในแนวดิ่งในการไหลที่สมดุลถูกวินิจฉัยจากรูปแบบของการพาความปั่นป่วนและอุณหภูมิ ทำให้นักพยากรณ์สามารถระบุตำแหน่งการลอยขึ้นหน้าแนวร่องความกดอากาศสูงที่เมฆและหยาดน้ำฟ้าก่อตัวขึ้น
Mechanisms
โดยการสมมติว่าการไหลยังคงใกล้เคียงกับสมดุลจีโอสทรอฟิกและสมดุลอุทกสถิต สมการเต็มจะยุบรวมเป็นการอนุรักษ์ความปั่นป่วนศักย์เกือบจีโอสทรอฟิกเพียงหนึ่งเดียว โดยมีการไหลเวียนที่ไม่ใช่จีโอสทรอฟิกขนาดเล็กถูกกำหนดโดยการวินิจฉัย สมการโอเมก้าจะเชื่อมโยงการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งกับการพาความปั่นป่วนเชิงอนุพันธ์และการพาอุณหภูมิ เพื่อให้สามารถระบุตำแหน่งของอากาศที่ลอยขึ้น และเมฆและหยาดน้ำฟ้าที่เกิดขึ้นได้จากการวิเคราะห์ตามปกติของสนามระดับบนและสนามความร้อน
Clinical relevance
การวินิจฉัยเกือบจีโอสทรอฟิกยังคงเป็นเครื่องมือหลักในการพยากรณ์สำหรับการคาดการณ์ว่าพายุหมุนนอกเขตร้อนจะทวีความรุนแรงขึ้นที่ใด และแถบเมฆและหยาดน้ำฟ้าจะก่อตัวขึ้นที่ใด และทฤษฎีนี้เป็นพื้นฐานสำหรับการตีความสนามขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นโดยแบบจำลองเชิงตัวเลข
History
ทฤษฎีเกือบจีโอสทรอฟิกเกิดขึ้นจากการวิเคราะห์ขนาดของ Charney และผลงานของ Eliassen ในช่วงปลายทศวรรษ 1940 โดยให้สมการที่กรองแล้วซึ่ง Charney และ Phillips ใช้ในการพยากรณ์อากาศเชิงตัวเลขที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกในทศวรรษ 1950 และยังคงเป็นกรอบการวินิจฉัยมาตรฐานในปัจจุบัน
Key figures
- Jule Charney
- Arnt Eliassen
- Norman Phillips
Related topics
Seminal works
- charney1947
- holton2013
Frequently asked questions
- เกือบจีโอสทรอฟิกหมายความว่าอย่างไร?
- หมายความว่าการไหลถูกพิจารณาว่าเกือบจะสมดุลแบบจีโอสทรอฟิก; ลมถูกประมาณค่าว่าเป็นแบบจีโอสทรอฟิก และมีเพียงความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยจากการสมดุลนั้นเท่านั้นที่ถูกเก็บไว้ เนื่องจากเป็นสิ่งที่ขับเคลื่อนให้ระบบเปลี่ยนแปลงและสร้างการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง
- ทำไมสมการโอเมก้าจึงมีประโยชน์ต่อนักพยากรณ์?
- สมการโอเมก้าช่วยให้นักพยากรณ์สามารถอนุมานได้ว่าอากาศกำลังลอยขึ้นหรือจมลงจากรูปแบบความกดอากาศและอุณหภูมิที่สังเกตได้ง่ายกว่า และอากาศที่ลอยขึ้นเป็นที่ที่เมฆและหยาดน้ำฟ้ามีแนวโน้มที่จะพัฒนา