台风吧 关注:103,559贴子:4,765,459
  • 41回复贴,共1

【新手提问】关于涡度的一些问题

只看楼主收藏回复

拿一张涡度图

1.涡度是什么单位?不可能是风速,那是什么?
2.为什么会存在负的涡度?
3.一些飑线往往有橙甚至红涡度,飑线也有螺旋性吗?
求解答


回复
1楼2020-08-27 14:38
    自顶


    回复
    2楼2020-08-27 14:44
      书上说得更详细



      收起回复
      来自Android客户端3楼2020-08-27 14:52
        1.连续介质力学内容好像是,相对涡度矢量通常是运动垂直于地面的一种量,楼上有解释。
        2.可以从公式看,既然他存在可以负的情况,那就意味着最终可以出现负的值,这个东西同时对应其他的情况,对应一种反气旋,比如脊前负涡度。
        那么什么是负涡度平流呢,楼上给出第二张图解释是来自于大气罗斯比波的槽脊前后催生涡度的一种现象。
        通常最大正涡度区位于槽底,反之亦然。涡旋是由流过槽底的空气与速度较快的气流被赋予了逆时针旋转(北半球),因为来自于极向的空气较快,从赤道来的较慢,产生了风速差异,催生正涡度,负涡度同时也在脊顶出现(类似于正涡度的解释)。两种涡度向涡度小的区域移动,称之为涡度平流。在这种情况下,会在槽前辐合出一个温带气旋,这就是常说的为什么温气是斜压。当这些负涡旋区域和正涡旋区域移动(平移)时,它们分别在槽底的下游产生负涡旋对流(NVA)和正涡旋对流(PVA),这也是大气环流中下游效应其中一个影响因素。
        当你看见一个极涡出海大爆发时,通常它会在地面发展出一个超强的温气,这就是槽前涡度爆发的体现。
        它会在大气中产生强制升力。在有利于大气对流的条件下,这种强行抬升会引起云或降水。这便是第三点的产生原因。
        3.因为涡度可以粗略地表示为旋转量,所以江淮气旋之类的由切变线发展高级形态的东西也会出现正涡度反应。飑线产生于冷锋入暖性辐合区的现象,当一个地区出现风向辐合或者风速辐合时,会产生一定的形势场正涡度以及热力条件,冷锋过境带来动力条件时,会触发条件爆发飑线超单等,这些强对流系统本身也有小范围涡度,由于冷锋推着产生正涡度的辐合带前进,会一直产生对流,飑线跟随移动,直到失去对流条件为止,这就是为什么飑线伴随着一定正涡度。大气中最猛烈的正涡度显然是龙卷风,其次才是台风。
        在潜在涡度里有一个公式,表示当空气涡旋变宽时,它的旋转速度会变慢。当空气水平收敛时,风速增加以保持潜在的涡度,而垂直范围增加以节省质量。另一方面,发散会导致涡旋扩散,从而降低旋转速度(这里是机翻233)。比如一个旋转溜冰者的手臂横向伸展可以通过收缩手臂来加快旋转速度。台风之所以涡度集中,是因为本身是正压且是垂直向发展的系统。
        所以我打了一堆是否通顺的东西我也不知道23333 但是我很高兴回答楼主问题


        收起回复
        4楼2020-08-27 17:08
          简单说,涡度越大则该处气流逆时针(南半球是顺时针)
          旋转倾向越大;负涡度一般对应高压区。


          收起回复
          来自Android客户端5楼2020-08-27 17:35
            麦尔修在5l回答了,麦尔修是大佬,麦尔修最好了,但麦尔修确实有些东西不知道,所以我们在麦尔修的基础上,做一些增加的解释。
            首先明确一点,涡度的定义是速度场的旋度,就是衡量速度场以什么样的形态旋转。
            在气象学中,大气垂直速度通常远小于水平速度,因此可以近似的看为0,在这样的条件下,大气的速度场,特别是在初生扰动中可以直接当成一个二维的速度场。
            在这个条件下,我们有一个美妙的结论可以得到,涡度是角速度的两倍。有着一定向量场微分基础的孩住们可以试着自己证明这个结论。
            明确了这个定义之后,我们来看一些实际问题。
            第一个问题的答案:涡度的SI单位是(m/s)/m,用角速度两倍的定义来看是/s(每秒)。如果你不喜欢这个表达,那么赫兹Hz本质上也是这个意思。tc涡度的单位和声波/无线电波的单位是一样的。
            对于tc来说,浙素一个罗斯贝数和1差不多的系统,也就是说地球转一圈它也转一圈,那么做这个假设下tc的平均涡度大概就是1.45*10^-4Hz(4pi/86400),但是我们不喜欢这样奇怪的数字,所以用100*10^-6Hz做单位。
            对应图上涡度橙色的部分三天转一圈,涡度红色的地方三天转两圈,涡度肉色的地方一天转一圈,最白的一天转至少一圈多。根据一些针眼tc,比如海贝思的例子来看,如果RMW是10km,10min平均风速是70m/s(我们认为合理,不想吵这个),那这样的话它的涡度是14000*10^-6,大概一天可以转130圈。
            第二个问题的答案:如果你和tc转的方向一样,在北半球逆时针旋转,在比较大的一个温气洋区顺时针旋转,那么定义为正涡度,如果你不跟着tc转,你被副高这样的天气系统带坏了倒过来在北半球顺时针转,那你一天逆时针转了一圈,就相当于顺时针转了-1圈,涡度就是-145*10^-6Hz,非常合理。
            第三个问题的答案:对于足够大尺度系统来讲,他们遵循准地转平衡,并且地转偏向力是平衡中很重要的一项,就意味着低压必然被气旋式风场包围,强对流系统很多也是低压,所以有正涡度不奇怪。不过存在着反气旋式结构的龙卷风(虽然很少很少),而且龙卷风转的很快很快,所以理论上你可以看见一个-13000000/s的龙卷出现在这类涡度图上。当然基于卫星或者数值反演的涡度图现在还捕捉不到龙卷大小的系统罢了。
            第四个问题的答案:TC的本质是什么呢?相信各位聪明的孝朋友已经明白了。但我们给不聪明的孝朋友做一下推导。
            TC是一种波,次声波也是一种波
            TC的涡度是其重要性质,次声波的频率也是其重要性质
            TC的涡度《20/s,次声波的频率也小于20Hz
            所以论证完毕,TC是次声波


            收起回复
            来自iPhone客户端6楼2020-08-27 23:40
              啊,头都看掉了()


              收起回复
              来自Android客户端7楼2020-08-28 17:49