Энергетика крупномасштабной циркуляции зимней атмосферы северного полушария

• Автор: Никитин, Андрей Евгеньевич
• Шифр специальности: 11.00.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 203 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .
Глава I. Энергетика крупномасштабных процессов в тропосфере северного полушария в зимний период ПГЭП

1.1. Энергетический цикл Лоренца и методика расчета его о оставляющих.

1.2. Значения составляющих энергетического цикла и их временная изменчивость в тропосфере северного полушария в период 7 января 3 февраля г гб
1.3. Характер циркуляции в тропосфере северного полушария 7 января и января 3 февраля
1.4. Распределение составляющих энергетического цикла в атмосфере северного полушария при различных условиях циркуляции .
1.5. Проявление характерных особенностей термобарических полей в широтнодолготном распределении составляющих энергетического цикла .
Глава 2. Энергетический анализ численных экспериментов на четырехуровенной полусферной модели атмосферы, разработанной в Гидрометцентре СССР

2.1. Краткое описание модели

2.2. Энергетический анализ численного эксперимента по моделированию общей циркуляции атмосферы северного полушария в январе .
2.3. Энергетика прогностических экспериментов на модели общей циркуляции атмосферы на срок до семи суток.
Глава 3. Методичеокие аспекты расчета составляющих
энергетического цикла атмосферы .
3.1. Влияние пространственного разрешения исходных данных на точность вычисления энергетических характеристик .
3.2. Влияние ошибок в исходных данных на точность вычисления энергетических характеристик
3.3. Энергетический цикл атмосферы, рассчитанный
в геоотрофическом приближении .
Заключение .
Литература


При этом, меридиональный градиент средней зональной температуры медленнее приспосабливался к изменениям циркуляции, чем вихревые образования средних широт. Характер преобразования энергии в основных энергоактивных зонах полушария, занимающих, в целом, около площади, в основном определяет состояние энергетики, а следовательно, и циркуляции в масштабах всего полушария. Вертикальное разрешение иоходных данных более существенно влияет на точность вычисления энергетических характеристик, чем горизонтальное. Интегральный энергетический цикл мало чувствителен к ошибкам наблюдений и объективного анализа. Геос трофическое приближение значительно искажает цикл преобразования энергии в атмосфере и, в силу этого, не пригодно для проведения энергетической диагностики общей циркуляции атмосферы. Основное содержание диссертации отражено в опубликованных работах ,,,9 . Различные разделы были доложены на Междуведомственном семинаре по научит результатам Первого глобального эксперимента Программы исследований глобальных атмосферных процессов Москва, октября г. Международном симпозиуме по текущим проблемам прогноза погоды Вена, марта г. Разрезы, на семинарах и конференциях молодых ученых Гидрометцентра СССР. По теме диссертации совместно с другими сотрудниками лаборатории численного моделирования общей циркуляции атмосферы Гидрометцентра СССР автором сдан в фонд пакет программ энергетической диагностики. И.В. Тросникову и сотрудникам лаборатории общей циркуляции атмосферы за ценные советы и замечания, высказанные при обсуждении рассматриваемых вопросов. Анализ энергетики атмосферы, предпринятый в данной работе, основан на концепции энергетического цикла, сформулированной Лоренцом , . Кратко остановимся на сущности этой концепции. В силу того, что атмосфера, в целом, квазистатична, сумма внутренней и потенциальной энергии может рассматриваться как единый вид энергии, полная потенциальная энергия ТРЕ. Полная потенциальная и кинетическая энергия являются основными видами энергии в атмосфере, между которыми непрерывно осуществляются взаимные переходы. Однако сопоставление ТРЕ и кинетической энергии затруднено ввиду того, что первая , по оценкам Е. П.Борисенкова 6 , Ван Мигема и др. Ю, а вторая 3 Дж Г. В.Груза , Борисенков 6,7. Переход полной потенциальной энергии в кинетическую обусловлен в бароклинной атмосфере адиабатическим перераспределением массы. Этот процесс может продолжаться до тех пор, пока атмосфера не достигнет эталонного состояния, т. Разность полной потенциальной энергии в первом и во втором случае и является доступной потенциальной энергией. При этом, в замкнутой, термически изолированной системе сумма кинетической и доступной потенциальной энергии постоянна величина доступной потенциальной энергии полностью зависит от распределения массы в устойчиво стратифицированной, баротропной атмоофере доступная потенциальная энергия равна нулю следовательно, полная потенциальная энергия минимальна при неустойчивой атмосфере доступная потенциальная энергия положительна. Подставим в выражение 1. При параллельности изэнтропических поверхностей поверхности Земли, ТРЕ минимальна и не может перейти в кинетическую
1. Ооредняя 1. В силу того, что 1 ас , подинтегральное выражение в 1. При осреднении по сфере, член, содержащий р , становится равным 0. По оценке Лоренца, вклад четвертого и последующих членов 1. Таким образом, 1. Л 5 ОйО3р Р 1. Г р , где р отклонение от среднего значения этой функции. Тогда, представляя в виде ряда, получим
1. У и. Т2. V. г4 . Сходный подход к вычислению части полной потенциальной энергии, способной перейти в кинетическую полезная потенциальная энергия, был разработан Е. П.Борисенковым 6 . Этот подход, основанный на определении среднего энергетического уровня, приводит к качественно подобным оценкам, но отличается меньшей сложностью. Учитывая, что большинство работ, посвященных энергетике ОЦА основаны на концепции Лоренца, мы решили для сравнимости результатов также использовать именно эту концепцию. В ряде работ Даттон, Джонсон , Смит 2 оценка доступной потенциальной энергии проводитоя по точной формуле, близкой к формуле 1.