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罗斯贝关于绝对涡度守恒的理论

发布时间:2020-03-03

  长期工作于美国的瑞典气象学家罗斯贝,在第二次世界大战前提出了关于天气系统变化的重要理论一涡度理 论。涡度,是表示流体旋转运动的物理量。地球大气的运动, 无论是在高空或是在地面,都不是直线运动。这些运动,有 的是呈顺时针方向的反气旋式的涡旋,有的是呈逆时针方向 的气旋式的涡旋,有的是波浪似的运动。这些,都可以用涡 度来表示。气旋式的旋转运动,称为正涡度;反气旋式的旋 转运动,称为负涡度。

  旋转运动的轴,可以分解为垂直的和水平的。空气质点 绕着垂直的轴,在水平面上旋转的运动,是气象科学上最关心的。我们从天气图上看到的气旋、反气旋活动,就是这种 旋转运动,叫相对涡度。它是由两个量组成的,一个是流线 的曲率涡度,它是由旋转的半径决定的;另一个是风的切变 涡度,它是由风向、风速变化大小来决定的。

  绝对涡度是空气质点对天体来说的旋转运动,也就是就,它的坐标系不随地球旋转。它是由地球的自转涡度和相对涡度两个量组成的。罗斯贝提出的绝对涡度守恒的理论, 认为空气质点在运动过程中,绝对涡度不变,其值是一个常 数,它等于幵始运动时地转涡度和相对涡度的和。也就是说, 大气在运动过程中,地转涡度和相对涡度二者此消彼长,总 量不变,循环往复,使质点的运动类似于正弦波。这就描绘 出了长波系统产生的物理背景。罗斯贝还提出了关于大气长 波的理论,得出了长波移动速度的公式。这些,在天气预报 实践中都有重要意义。涡度方程,也是数值预报模式中使用 最多的方程。