科里奥利力与Latitute线性增加

图4.12总结Stommel的计算的结果。图左边显示的流线平行于水流在风动层(假定为200米深)。周围的水的体积输送环流每秒一个精简和未来之间总流量的20%。右边的图显示轮廓的海面高度在cm中。在(1)中,海洋被认为是地球在旋转;在(2)中,海洋是地球在旋转,但科里奥利参数与纬度是假定为常数;(3),与纬度科氏参数假设为线性变化。

问题4.7现在集中在图左边ol图4中,12。他们告诉我们关于强化西方边界电流的原因。只是这个结果的科里奥利力的存在吗?

这就是Stommel表明西方边界电流的强化。在某种程度上。的结果,科氏参数随纬度增加从赤道到两极。”Stommel also explained intensification of western boundary currents in terms of vorticity balance. (In some ways, it is more convenient to work with vorticity than with linear current flow, because horizontal pressure gradient forces, which lead to complications, do not need to be considered.)

想象一个北半球副热带环流,受到这样的对称风场如图4.11所示。如果风已经吹了很长一段时间,海洋将会达到一种平衡的状态,既不倾向于旋转速度也不慢,时间;在海洋,每一个点的相对涡度有一个固定值。这意味着,海洋作为一个整体,这些因素采取行动改变的相对涡度流动的水必须彼此抵消。为了方便假设流的深度是恒定的,现在我们将考虑反过来影响相对涡度的因素。

最明显的影响因素的相对涡度水环流是风。风场是对称的,行为提供负面(顺时针)涡度在整个地区。

下一个要考虑的因素是纬度的变化。水向北移动环流的西边是进入的区域更大的正面行星涡度因此获得负相对涡度(cf。图4.7 (a));同样,水向南部转移东部的环流进入区域较小的正行星涡度因此失去负相对涡度(或收益正相对涡度)。然而,由于尽可能多的水向北移动向南移动,水的净变化相对涡度纬度的环流的变化为零。

那么,表演,以抵消负(顺时针)趋势提供的风压力,这样无限期环流不加快?

答案是摩擦。我们可以假定风力循环不是摩擦绑定到海底,但将会有明显的摩擦与沿海边界的形式由于湍流漩涡(水平)。使用适当的值啊,系数涡流粘度水平运动(3.1.1节),我们可能会使vorticity-balance计算对称的海洋环流。这样的计算表明,摩擦力的足以提供足够的正面相对涡度平衡负面相对涡度提供的风压力、旋转的循环必须许多倍观察真正的海洋。

科里奥利力和纬度的变化通常被称为¡5-effect。

图4.13 (a)是一个图形表示的涡度平衡对称的北半球环流(cf。图4.12(2)),有水在速度中观察到真正的海洋。在这种环流,是一个近似的涡度平衡东部的海洋。负相对涡度提供的水风几乎取消了正面相对涡度与东部边界摩擦的结果结合所获得的水由于进入低纬度地区。在西方海洋的一部分,然而,综合效应的负面相对涡度由产生的风,流动的水到高纬度地区远远超过正面相对涡度提供的摩擦。有一个不断增加的负面相对涡度的西部海洋环流将无限期地加速。

图4.13 (b)显示了强烈不对称电流的对应图系统中水流北一条狭窄的边界海洋和流的当前西部南部超过其余的大部分的海洋(cf。图4.12 (3))。在这种不对称的环流,涡度平衡可以保持在东部和西部的海洋。在海洋的东部,与边界摩擦很小,涡度平衡是几乎没有影响。但西边,流现在必须更快和摩擦和变化的影响在纬度显著增加。造成负相对涡度变化纬度是获得更大的速度,因为水是现在纬度变化更快,通过摩擦和积极相对涡度的增加是增加因为速度和剪切速度增加了。*行星和摩擦相对涡度倾向(反对彼此)增加至少一个数量级,和涡度平衡中获得西方的海洋。

结果显示在问题4.7和vorticity-balance上面给出的解释并不是相互排斥的。都是关心海洋环流的纬度变化影响地球表面的角速度。在第一种情况下,这个角速度的变化是由科里奥利力的变化与纬度,第二是由行星涡度的变化与纬度(cf。图4.7 (a))。

理论上导出图片——或者模型——海洋环流派生的斯维德鲁普和Stommel(图4.10和4.12(3))熊形状的循环系统副热带环流。这些环流模型扩展和更现实的沃尔特芒克(1950)。像Stommel。芒克使用一个旋转矩形海洋和假定,科里奥利力与纬度不同的线性,但他延长了海洋包括纬度60°和赤道区。他还相对涡度平衡由风、摩擦和纬度的变化,但改善摩擦和风的代表。摩擦是而言,他认为与沿海边界摩擦和摩擦与当前横向和垂直剪切,因此包括涡流粘度的影响在两个水平和垂直的维度(即a / \ h和;cf第3.1.1)。

*流动的水与边界之间的摩擦力是大约正比于电流的平方的速度。这是与摩擦力之间的关系类似海面上的风(风压力、t)和风速。3.1 W(方程。x = c \ V:)尽管如此,正如前面提到的之后,在构造图如图4.12所示。Stommel使用一个简单的关系,摩擦直接成正比当前的速度。

继续阅读:运动方程

这篇文章有用吗?

0 0