Atmosfer Dinamiği
Akışkan hareketinin yasalarını ince bir, dönen hava tabakasına uygulayan atmosfer dinamiği, rüzgarların neden saptığını, basınç sistemlerinin neden yer değiştirdiğini ve gezegenin dolaşımının hava ve iklimi nasıl düzenlediğini açıklamaktadır.
Tanım
Atmosfer dinamiği, dönen bir gezegen üzerinde uygulanan akışkanlar mekaniği ve termodinamik denklemlerini kullanarak atmosferin hareketini tanımlayan ve tahmin eden meteoroloji dalıdır.
Kapsam
Bu alan, dönen bir referans çerçevesindeki atmosferik hareketin yönetici denklemlerini, büyük ölçeklere hakim olan dengeli akışları, atmosferik dalgaların spektrumunu, hava sistemlerini oluşturan kararsızlıkları ve küresel genel dolaşımın yapısını ve sürdürülmesini kapsamaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Dönen bir Dünya üzerindeki hava hareketini hangi denklemler yönetmektedir?
- Büyük ölçekli rüzgarlar neden basınç konturlarına neredeyse paralel esmektedir?
- Hangi dalgalar ve kararsızlıklar atmosferi hava sistemleri halinde düzenlemektedir?
- Küresel rüzgar ve basınç düzeni nasıl sürdürülmektedir?
Temel kuramlar
- Jeostrofik ve dengeli akış
- Büyük ölçekli, yavaş gelişen hareketler için Coriolis kuvveti basınç gradyan kuvvetini neredeyse dengelemektedir, bu nedenle rüzgarlar izobarlar boyunca esmektedir; bu dengeden sapmalar dikey hareketi ve hava sistemlerinin evrimini tetiklemektedir.
- Baroklinik kararsızlık
- Yatay sıcaklık gradyanları, büyüyen dalgalar tarafından serbest bırakılan mevcut potansiyel enerjiyi depolayarak, orta enlem siklonlarının ve ekstratropiklerdeki havaya hakim olan girdapların dinamik kökenini sağlamaktadır.
Mekanizmalar
Dönen bir referans çerçevesinde yazılan Newton yasaları ile kütle ve enerji korunumu ilkelerinden yola çıkarak, ilkel denklemler basınç gradyanlarının, Coriolis etkisinin, yerçekiminin ve sürtünmenin havayı nasıl harekete geçirdiğini açıklamaktadır. Büyük ölçeklerde akış, jeostrofik ve hidrostatik dengeye yakın kalırken, potansiyel vortisite ve yarı-jeostrofik kuram aracılığıyla ifade edilen küçük dengesizlikler, dalgaların büyümesini ve hava olaylarını üreten dikey dolaşımları tetiklemektedir.
Klinik önem
Bu alanın dinamik denklemleri, her sayısal hava ve iklim modelinin temelini oluşturmaktadır; dengeli akışı, dalgaları ve kararsızlıkları anlamak, tahmincilerin ve iklim bilimcilerinin fırtınaların gelişimini ve hareketini, ayrıca dolaşımın ısınan bir gezegene tepkisini öngörmelerini sağlamaktadır.
Tarihçe
Ondokuzuncu yüzyıl akışkanlar mekaniği ve dönen akışın Coriolis analizine dayanarak, Vilhelm Bjerknes 1900'lerin başında hava tahminini bir başlangıç-değer problemi olarak çerçevelemiştir; Rossby kendi adını taşıyan büyük ölçekli dalgaları tanımlamış ve Charney'nin yüzyıl ortası baroklinik kararsızlık ve yarı-jeostrofik dinamik kuramı, atmosfer dinamiğini modern tahminin nicel temeli haline getirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Vilhelm Bjerknes
- Carl-Gustaf Rossby
- Jule Charney
- Edward Lorenz
İlgili konular
Temel eserler
- holton2013
- vallis2017
Sıkça sorulan sorular
- Rüzgar neden basınç konturları boyunca eser, konturlar üzerinden değil?
- Büyük ölçeklerde, havayı yüksek basınçtan alçak basınca iten basınç gradyan kuvveti, Dünya'nın dönüşünden kaynaklanan Coriolis kuvveti tarafından neredeyse dengelenmektedir, bu nedenle hava, jeostrofik denge olarak adlandırılan durumda izobarlara paralel akmaktadır.
- Dinamik meteoroloji ile sinoptik meteoroloji arasındaki fark nedir?
- Dinamik meteoroloji, atmosferik hareketin temel fiziksel ve matematiksel kuramını geliştirirken, sinoptik meteoroloji bu ilkeleri gözlemlerden elde edilen gerçek hava sistemlerini analiz etmek ve tahmin etmek için uygulamaktadır.