Vânt antitriptic

Debitul echilibrat este un caz special de vânt care suflă peste spații înguste în care forțele Coriolis și centripete sunt neglijabile. Calculul vântului este apoi redus la un echilibru între frecare și gradientul de presiune. Acest tip de vânt apare în stratul limită în situații foarte specifice de curgere canalizată, cum ar fi vântul într-o vale îngustă, briza mării sau un jet de nivel scăzut.

Principiu

Cele Ecuațiile atmosferice primitive care guvernează mișcarea aerului în atmosferă arată că mișcarea orizontală este un echilibru între diferitele forțe: a forța Coriolis , gradientul de presiune, gravitate , forța centripetă și frecare . Conform celui de-al doilea principiu al lui Newton, adăugăm aceste forțe pentru a cunoaște forța totală exercitată asupra fluidului:

{\ displaystyle {\ frac {d {\ vec {V}}} {dt}} = f {\ vec {V}} - (\ nabla p / \ rho) - {\ vec {g}} ^ {*} \ + {\ frac {{\ vec {V}} ^ {2}} {R_ {c}}} + F_ {r} \ qquad {\ begin {cases} {\ frac {d {\ vec {V}} } {dt}} = variație \ a \ vitezei \ {\ vec {V}} \ a \ aerului \\ F_ {r} = Fricțiune \\ {\ vec {g}} ^ {*} = constant \ de \ gravity {\ acute {e}} \ vertical = 9.8m / s ^ {2} \\ R_ {c} = Raza \ de \ curbură \ a \ flow \\ f = Factor \ of \ Coriolis \ = -2 \ Omega sin (\ Phi) \\\ Omega = rata \ de \ rotație \ a \ Pământului \ (radiani / oră) \\\ Phi = latitudine \\ p = Presiune \\\ rho = densitate {\ acut { e}} \ from \ the air \ end {cases}}}

Într-o situație de vânt antitriptic, circulația aerului este constrânsă. Diferența de presiune accelerează pachetul de aer de la presiune ridicată la presiune scăzută, dar nu se poate îndoi sub influența Forței Coriolis care se exercită în unghi drept cu gradientul de presiune. Debitul este practic liniar și, prin urmare, este neglijabil. Deoarece fluxul este liniar, forța centripetă este de asemenea zero. Prin urmare, ecuația se reduce la: ${\ displaystyle f {\ vec {V}}}$ ${\ displaystyle {\ frac {{\ vec {V}} ^ {2}} {R_ {c}}}}$

{\ displaystyle {\ frac {d {\ vec {V}}} {dt}} = - (\ nabla p / \ rho) - {\ vec {g}} ^ {*} \ + F_ {r}}

Așa cum vrem să tratăm o situație în care vântul este constant și orizontal, este zero și a fi perpendicular pe deplasare devine, de asemenea, zero. Prin urmare, rămâne: ${\ displaystyle {\ frac {d {\ vec {V}}} {dt}}}$ ${\ displaystyle {\ vec {g}} ^ {*}}$

{\ displaystyle (\ nabla p / \ rho) = - F_ {r}}

Deoarece frecarea este proporțională cu viteza:

{\ displaystyle (\ nabla p / \ rho) = - K {\ vec {V}} \ qquad}

unde K este coeficientul de aderență al mediului.

În rezumat, vântul ( ) este un echilibru între forța exercitată de diferența de presiune atmosferică și cea a fricțiunii din apropierea solului. Aerul se va deplasa de la presiunea mai mare la cea inferioară. ${\ vec {V}}$

Aplicații

Având în vedere ipotezele utilizate, vântul antitriptic este întâlnit în situații foarte specifice:

Vânt într-o vale îngustă și adâncă ca un fiord : aerul care ar trebui să circule în mod normal paralel cu izobarele , pentru a respecta echilibrul geostrofic , nu poate face acest lucru atunci când gradientul de vânt face un unghi cu valea. Ca urmare, vântul peste și în interiorul văii devine decuplat (independent). Vântul de suprafață poate fi apoi calculat cu ecuația antitriptică, deplasându-se din zona celei mai mari presiuni la cea mai mică. Putem găsi experimental valoarea lui K pentru o anumită locație folosind vânturile observate în timpul unei serii de măsurători față de gradientul de presiune înregistrat în același timp.
Briza mării: în acest caz, aerul se mișcă doar la mică distanță între apă și pământul de la marginea coastei. Deși nu există stres lateral, timpul necesar este prea scurt pentru ca forța Coriolis să acționeze. Calculul lui K este similar.
Circulația aerului în pădure: diferențele de presiune într-o zonă forestieră generează un vânt antitriptic sub baldachin . Într-adevăr, vântul de deasupra pădurii se poate propaga doar parțial sub baldachin din cauza fricțiunii ramurilor și a frunzelor sau acelor. Variația presiunii de suprafață persistă, totuși, deoarece deasupra pădurii și aerul trebuie să se miște odată cu stresul trunchiurilor copacilor.

Anexe

Articole similare

Bibliografie

(ro) John A. Dutton, The Ceaseless Wind: An Introduction to Theory of Atmospheric Motion , New York, Courier Dover Publications ,2002, 617 p. ( ISBN 978-0-486-49503-3 , LCCN 85029398 , citit online )
(ro) James R. Holton, An introduction to Dynamic Meteorology , New York, Academic Press ,2004, A 4- a ed. , Hardcover ( ISBN 978-0-12-354015-7 , LCCN 2004044072 , citit online )

Referințe

(en) J. Schaefer Etling și C. Doswell, „ Theory and practice Application of Antitriptic Balance ”, Monthly Weather Review , vol. 108, nr . 6,1980, p. 746-756 ( DOI 10.1175 / 1520-0493 (1980) 108 <0746: TTAPAO> 2.0.CO; 2 , citiți online )[PDF]
(în) Pyles, RD, Kyaw Tha Paw U și Falk, M., " forfecare direcțională a vântului într-o pădure tropicală temperată cu creștere veche: observații și rezultate model " , Meteorologie agricolă și forestieră, Departamentul de resurse funciare, aeriene și de apă , 1 Shields Avenue, Universitatea din California, Davis, CA 95616, SUA, editor Elsevier Science BV , vol. 125, n os 1/2,2004, p. 19-31 ( rezumat )