Исследование поверхностных планетарных волн в атмосфере

• Автор: Лукинов, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПОВЕРХНОСТНЫЕ И ВНУТРЕННИЕ ВОЛНЫ В АТМОСФЕРЕ
1.1. Теория линейных поверхностных волн в баротропной невращающейся атмосфере
1.1.1 Основные уравнения
1.2. Внутренние волны в невращающейся атмосфере
1.2.1 Простое решение
1.3. К теории линейных поверхностных волн во вращающейся баротропной атмосфере в приближении /^плоскости (волны Кельвина)
1.3.1 Основные уравнения
1.4. Исследование планетарных поверхностных волн Россби в баротропной атмосфере в приближении бета-плоскости
1.4.1 Основные уравнения
ВЫВОДЫ К ПЕРВОЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАВИТАЦИОННЫХ ВОЛН В АТМОСФЕРЕ
2.1 К теории линейных гравитационных волн в атмосфере при отсутствии завихренности
2.1.1 Постановка задачи
2.1.2 Основные уравнения
2.1.3 Волны в протяженных слоях атмосферы
2.1.4 Приземные волны (длинные волны)
2.2 Альтернативный вывод скорости распространения линейных гравитационных волн в атмосфере
2.2.1 Постановка задачи
2.2.2 Основные уравнения
2.3 К теории линейных волн во вращающейся атмосфере в

приближении / -плоскости
2.3.1 Постановка задачи
2.3.2 Основные уравнения
2.4 К теории линейных волн во вращающейся атмосфере конечной толщины
2.4.1 Постановка задачи
2.4.2 Основные уравнения
2.5 Краткое резюме к второй главе
ВЫВОДЫ К ВТОРОЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛАНЕТАРНЫХ ВОЛН РОССБИ В АТМОСФЕРЕ
3.1 Исследование планетарных волн Россби в приближении бета-плоскости
3.1.1 Постановка задачи
3.1.2 Основные уравнения
3.2 Теория линейных планетарных поверхностных волн Россби-Блиновой в сферических координатах
3.3 Исследование экваториальных волн Россби-Блиновой
3.4. Краткое резюме к третьей главе
ВЫВОДЫ К ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Основной задачей физики атмосферы является исследование закономерности развития полей основных метеорологических величин таких, как давление, температура и влажность. Динамика этих полей в атмосфере носит сложный, меняющийся с течением времени характер [3, 7, 9, 13, 14, 15, 23, 27, 28, 31, 43, 45, 47]. Но, несмотря на сложный характер развития этих полей, основные особенности их динамики из года в год повторяются, то есть носят сезонный характер. В этом и заключается сложность процедуры прогноза состояния атмосферы, главной составляющей которого является прогноз динамики барических образований, изотерм и влажности. Для анализа движения воздушных масс в атмосфере Земли их классифицируют по масштабу, охватываемому тем или иным движением. В качестве параметра, определяющего масштаб движения, выступает число Россби. В частности, рассматривают как динамику барических образований такой горизонтальной протяженности, когда вращением Земли (а значит, силой Кориолиса) можно пренебречь, так и динамику барических образований такой горизонтальной протяженности, когда вращением Земли (а значит, силой Кориолиса) пренебречь нельзя. При описании движений атмосферы прибегают к некоторым модельным представлениям. Одной из распространенных форм движения в атмосфере являются волны.
Исследованиям волн в атмосфере посвящено много работ [9, 27, 37, 41, 47, 50, 55, 56, 79, 84, 86, 88 - 105, 110]. Но, несмотря на это, имеются ряд нерешенных проблем в исследовании волн в атмосфере. Одна из таких проблем заключается в том, что при анализе волновых движений в атмосфере используют приближение мелкой воды. Это относится как к процессам с большим числом Россби, так и к процессам с малым числом Россби. При этом в этих моделях зависимостью плотности воздуха от температуры пренебрегают. Поэтому остается открытым вопрос о влиянии перегрева воздушной частицы, вовлеченной в волновое движение, на скорость

-2 со,

гдУ дУл дх ду
2 д2 д
со g-—2/со02со£—,
дх ду

-/со -2со0г 2со0г -/со
ди дУ
1---------------| /со
дх ду
2 52 дг
-со я —+ 2/со0гсоя —
(7У С7Х

дУ дУ
дх ду

-(2ю02)
дУ дУ дх ду
Отсюда
и = -/£
У = ‘ё-
52 „. Ж со— + 2/соп, —

®2-(2®0г)
эг „. д2 -со — + 2/соП7 — ду 0г дх

-(2ш0гГ
/д(/ 5КЧ

дх ду

Подставляя (1.3.47) и (1.3.48) в (1.3.49), получим

(1.3.47)
(1.3.48)
(1.3.49)