[理学]第三章 2涡度和涡度方程.ppt

第二节 涡度和涡度方程 一.涡度 涡度——流体质块速度的旋度 表达式 1.“z”坐标系相对涡度表达式 大气运动主要是准水平,所以垂直涡度是主要的 —— ①垂直涡度分量 说明意义：设 u=0 ∴ 气块做逆时针（气旋式）旋转 气块做顺时针（反气旋式）旋转 表示气块与x轴平行的边界转动的角速度 同理 表示气块与y轴平行的边界转动的角速度 气块做气旋式旋转——正涡度 气块做反气旋式旋转——负涡度 表示整个气块绕垂直轴的旋转 2．“P”坐标系的相对涡度表达式 —— ② 例：天气图上定性判断涡度 南风为正 北风为负 ∴槽线上为负涡度 ∴脊线上为负涡度 3．地转风涡度表达式 地转风 代入②式得到： —— ③ 4．热成风涡度表达式 热成风 代入②式得到： 5．自然坐标系中涡度表达式——直角坐标 = 讨论⑤式的各项意义 ① 曲率涡度 ∵ V0 ∴ Ks0 气旋性曲率 正涡度 Ks0 反气旋性曲率 负涡度 风速越大，曲率越大——涡度越大 天气图上 槽线上具有曲率涡度极大值 脊线上具有曲率涡度极小值 ② 切变涡度 ，正涡度，气旋式切变 ，负涡度，反气旋式切变 切变越大，涡度越大 天气图上急流区： 高空西风急流北侧为正涡度 高空西风急流南侧为负涡度 6．绝对涡度 绝对坐标系 —绝对速度 —相对速度 —牵连速度 有 —绝对涡度 —相对涡度 —行星涡度 ∵ ∴ 取自然坐标 ∴ 即行星涡度大小为地球自转角速度两倍 行星涡度方向与地球自转角速度的方向一致 ∴绝对涡度 其垂直分量 注意：北半球 中高纬大尺度运动 二、涡度方程 1．“P”坐标系中的垂直涡度方程 由水平运动方程 做运算： 注意：