sinoptinės meteorologijos pagrindų praktikos darbai - Vilniaus ...

6. GEOSTROFINIO, GRADIENTINIO IR TIKROJO VĖJO PARAMETRŲ
NUSTATYMAS
Darbo tikslas: remiantis paruoštais orų ir barinės topografijos žemėlapiais pasirinktose arba
dėstytojo nurodytose vietose nustatyti geostrofinio, gradientinio ir tikrojo vėjo kryptį ir greitį.
Darbo uždaviniai:
1) Nustatyti (išmatuoti) barinį gradientą nustatytose sinoptinių žemėlapių vietose (orų ir
barinės topografijos).
2) Remiantis nustatytomis barinio gradiento reikšmėmis apskaičiuoti geostrofinio vėjo
greičius ir nustatyti jo kryptį orų ir visuose barinės topografijos žemėlapiuose (AT850,
AT700, AT500, AT300), išskyrus santykinės topografijos.
3) Apskaičiuoti gradientinio vėjo greitį orų žemėlapio didžiausią izobarų kreivumą
turinčiuose regionuose ir palyginti su geostrofinio vėjo greičiu bei artimiausių stebėjimų
duomenimis.
4) Apskaičiuoti tikrojo vėjo greičius remiantis jau anksčiau apskaičiuotomis geostrofinio
vėjo reikšmėmis naudojant empirines formules, o gautus rezultatus palyginti su
artimiausių stočių stebėjimų duomenimis.
5) Apžvelgti ir kokybiškai įvertinti vėjo lauko ypatumus prie paklotinio paviršiaus ir
aukštesniuose lygiuose, paaiškinti nustatytų skirtumų priežastis.
Atlikę visas darbo užduotis studentai gebės savarankiškai bet kurioje erdvės dalyje apskaičiuoti
geostrofinį ir gradientinį vėjo greitį bei nustatyti jo kryptį remiantis išbrėžtų izohipsių ir izobarų
laukais. Taip pat, apskaičiuotus parametrus mokės palyginti su realiais stebėjimų duomenimis ir
paaiškinti atsirandančius tarp jų.
Barinio gradiento nustatymas.
Slėgio (barinis) gradientas – tai slėgio pokytis tam tikra kryptimi per atstumo vienetą.
Slėgio gradientas x ašies kryptimi – tai slėgio pokytis per atstumo vienetą išilgai x ašies.
∂ p
Gradientą matematiškai lengviausia išreikšti per dalinę slėgio išvestinę nuo koordinatės kuri
∂x
Δ p
apytiksliai lygi fiksuotam slėgio skirtumui padalintam iš fiksuoto atstumo . Jeigu x ašies
Δx
kryptimi slėgis didėja – tai barinis gradientas yra teigiamas, jeigu mažėja – tai neigiamas.
Slėgio gradientas yra suminis slėgio gradientas x ir y ašies atžvilgiu. Gradiento dydį
tokiu atveju išreiškiame taip:
2
2
2
⎛ ∂p
⎞ ⎛ ∂p
⎞ ⎛ Δp
⎞ ⎛ Δp
⎞
⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ , (1)
⎝ ∂x
⎠ ⎝ ∂y
⎠ ⎝ Δx
⎠ ⎝ Δy
⎠
kur operatorius ∂ yra dalinės išvestinės simbolis, o Δ – reprezentuoja fiksuotą pokytį pasirinktoje
ašyje arba skaičiuojamo kintamojo lauke. Pavyzdžiui, Δp – gali būti slėgio pokytis tarp dviejų
artimiausių izobarų. Taigi, fizikine prasme barinis gradientas yra slėgio skirtumas statmenai
izobaroms, o jo kryptis rodo į aukštesnio slėgio sritį.
Tarkime, kad barinio gradiento skaičiavimai atliekami orų žemėlapio dalyje, kur dvi
izobaros yra lygiagrečios tarpusavyje ir x ašiai ( pav.). Taigi, taikant 1 formulę, pirmas narys po
∂p šaknies ženklu lygus 0, nes slėgis x ašies kryptimi nesikeičia. Tuomet pokytis šiuo atveju yra
∂y
neigiamas, nes y ašies kryptimi slėgis mažėja. Barinį gradientą galime apskaičiuoti keliais
būdais: pats priimtiniausias – tai statmenai izobaroms išmatuoti atstumą tarp dviejų duotų
2
71