nso8043 füüsikaline okeanograafia ja limnoloogia kordamine, 2012s
Post on 24-Feb-2016
104 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
NSO8043 Füüsikaline okeanograafia ja limnoloogiaKordamine, 2012S
Koordinaadid ja lähendusedHõõrdumineDifusioon / segunemineTäistuletis / advektsioonPidevuse võrrandGeostroofika: rõhu gradient ja CoriolisBarotroopsed liikumised kinnises basseinis
Statsionaarne, suur bassein (ookean)Statsionaarne, väike bassein (järv)Mittestatsionaarne, pikad lained kitsas kanalisMittestatsionaarne, pikad lained laias basseinisMittestatsionaarne, tõus-mõõn
Koordinaadid ja lähendused
z,,
zyx ,,
Geograafilised (sfäärilised) koordinaadid
Ristkoordinaadid (Cartesiuse koordinaadid) Maa kui sfääri puutetasapinnal
Maa pöörlemise arvestamine hüdrodünaamika võrrandites
üks laiusminut on 1 meremiil = 1.852 km
180 Ry
180cos ˆ
ii Rx
f -tasand: Coriolise parameeter konstantne.β -tasand: Coriolise parameeter kasvab laiuskraadiga
(y - koordinaadiga) lineaarselt pooluse suunas.
sin2f f
T f2
14 tundi
Hõõrdumine
tangentsiaalne hõõrdepingezuTxz
zuKTwu zxz
turbulentne tangentsiaalne hõõrdepinge, viskoossuse koefitsient on palju suurem kui molekulaarne, kuid ei tarvitse olla konstant
definitsioon
Hõõrduminehõõrdepinge seos voolamise kiirusega
turbulentne viskoossus on aluspinna lähedal null (turbulentsetel keeristel pole „ruumi“) ja kasvab mingil kõrgusel „vaba vedeliku“ väärtuseni
0
2
0
1
2
1
ln
ln
zzzz
uu
logaritmiline piirikiht
1010 UUc adaw
tuule hõõrdepinge
222 VUU
HcDxb
22
2 VUVHcDyb
hõõrdepinge põhjas
setteosakese langemisel on hõõrdejõud kiirusega samuti ruutsõltuvuses (turbulentse langemise korral on hõõrdetegur konstantne)
Hõõrdumineresuspensioon
dzdu hõõrdepinge
*uhõõrdekiirus
c resuspensioon toimub, kui hõõrdepinge aluspinnale ületab kriitilise väärtuse
pole põhimõttelist vahet, kas aluspind on veekogu põhi (käivitab vee liikumine) või kõva aluspind õhus (käivitab õhu liikumine)
HõõrdumineEkmani spiraal: Maa pöörlemise mõjustatsionaarsed liikumised, ilma rõhu gradiendita
Tuule paneb hõõrdumisega pinnakihi liikuma, see omakorda vahetult alloleva kihi jne. Kiirus kahaneb sügavusega.
Maa pöörlemise tõttu kiirusvektor pöördub veepinnal 450 paremale, sügavusega pöördub veelgi rohkem paremale.
Ülakihi massitransport on tuulega risti
Difusioon / segunemineVõrrandÜhemõõtmeline ilma advektsioonita, näiteks vertikaalis
zTK
ztT
z
2
2
zTK
tT
z
konstantse difusioonikoefitsiendi korral
algprofiil1. ja 2. tuletis
koguhulk on määratud voogudega läbi „otste“
Difusioon / segunemine
Täistuletis / advektsioon
zyxt ,,,
zdz
ydy
xdx
tdtd
udtdx
vdtdy
wdtdz
zw
yv
xu
tdtd
Matemaatiliselt saame täistuletise defineerida ka täisdiferentsiaali abil. Kui on nelja muutuja funktsioon
,
Arvestades
saame
Advektsioon / Näide: temperatuuri muutus advektsiooni ja atmosfääri soojusvoo tõttu
Kui temperatuuril on horisontaalne gradient, siis ajaline muutus sõltub hoovuse suunast: meid huvitavasse punkti kantakse kas soojemat või külmemat vett
Näide: horisontaalne advektsioon ja difusioon
2
2
xxu
t
2
2
2exp
20,
xMx
Näide: vertikaalne kiirus ranna lähedal
Pidevuse võrrand 0
zw
yv
xu
Geostroofika: rõhu gradient ja Coriolis
Geostroofika meres / ookeanisValdavas enamuses veepinna ja samatihedusjoonte kalded horisontaalist on vastasmärgiga: sügaval peab rõhu gradient puuduma (kiiruste „nullnivoo“)
Barotroopsed liikumised kinnises basseinisStatsionaarne, suur bassein (ookean)Oluline on tuulepinge ruumiline jaotus, sügavuste muutused pole olulised
Barotroopsed liikumised kinnises basseinisStatsionaarne, väike bassein (järv)Oluline on sügavuste ruumiline jaotus, tuule muutused pole olulised
Barotroopsed liikumised kinnises basseinisMittestatsionaarne, pikad lained kitsas kanalis
kgHdispersiooniseos
gHc faasikiirus
Kindlad omavõnkumise moodid
Kõige pikem periood: laine liigub poole perioodi jooksul ühest otsast teise
Barotroopsed liikumised kinnises basseinisMittestatsionaarne, pikad lained laias basseinis
dispersiooniseos
et periood saaks olla pikem kui inertsperiood,peab ühes suunas lainearv olema imaginaarne = eksponentsiaalne laineprofiil = Kelvini lained
2222 lkgHf
Kelvini laine faas liigub põhjapoolkera basseinis päripäeva ja seda kirjeldavad samafaasi jooned (co-tidal lines).
Veetaseme muutuvaid amplituude kirjeldavad samataseme jooned (co-range lines).
Kelvini lainete amplituud on maksimaalne ranna juures, kuid varieerub ühest kohast teise.
Samafaasijooned lõikuvad amfidroomilistes punktides, kus amplituud läheb nulliks.
Barotroopsed liikumised kinnises basseinisMittestatsionaarne, tõus-mõõn
top related