Изэнтропический анализ

Полезные ссылки:
Метеоцентр.Азия - наш сайт с высокодетализированными прогнозами погоды по пунктам Pоссии и мира
Облегчённая версия Метеоклуба (для смартфонов)

Изэнтропический анализ

Сейчас в Метеоклубе:
Участников - 1 [ Konstantin ]
Максимальное одновременное количество посетителей: 308 [2 Ноя 2013 22:42]
Гостей - 296 / Участников - 12

 - Начало - Ответить - Статистика - Pегистрация - Поиск -

МЕТЕОКЛУБ : независимое сообщество любителей метеорологии (Европа и Азия) : ФОРУМ О ПОГОДЕ И ПРИРОДЕ / Метеорология: наука и практика / Изэнтропический анализ
<< . 1 . 2 . 3 . 4 . >>
Автор Сообщение
wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 19 Янв 2018 10:44


Corvus
В одной из статей отмечается, что в отличие от времени реализации обычной конвекции (несколько минут) наклонная конвекция (при наличии СН) развивается медленно, в течение нескольких часов. Вероятно, к грозам она привести не может, но вот осадки выпадают и весьма приличные.

Думаю - от угла наклона зависит. Может и к грозам приведёт. Здесь даже само слово - "наклонная" предполагает что нельзя чётко разграничит от конвективных или обложных, т.е. боковая составляющая зависит от градиента ветра и разности температур, вертикальная - распр. Т по высоте, воздух увлекается в бок - и он попадает в холодную среду, или наоборот - холодный в тёплую среду.

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 19 Янв 2018 12:19


Думаю - от угла наклона зависит. Может и к грозам приведёт
wandervogel

Кстати да. Причём к долгоживущим грозам (бывают такие, особенно в ТВМ): малоподвижные КД на большой высоте, почти не меняющие очертания, и при этом несколько часов подряд дающие грозу. Больше свойственны для пустынь, но Саммер наблюдал такие и в Оренбурге.

Если уж ячейка при СН формируется медленно, то и просуществовать она может долго.

wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 19 Янв 2018 12:51


Corvus
Кстати да. Причём к долгоживущим грозам (бывают такие, особенно в ТВМ)

Вот это странно. Обычно в ТВМ вряд ли есть условия для наклонной конвекции. Хотя всё может быть конечно. По моему наиболее типичные условия для наклонной конвекции - резкий малоподвижный холодный фронт, а точнее ВФЗ, когда в тылу циклона поступает х. возд. масса, потом замедляется, начинает образовываться фронт с волной, на котором могут быть ливни и грозы, или сильная метель. У нас такое характерно для осенне-зимнего периода, иногда в апреле-мае бывает, на ЕТР возможно и летом бывает. Ещё помню nikolay81 выкладывал видео необычной грозы на тёплом фронте, аномально резком и крутом.

А как на счёт карт?

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 19 Янв 2018 13:14 - Поправил: Corvus


Эти процессы работают за счёт изменения силы Кориолиса в потоке, т.е. что-то среднее между обычными волновыми циклонами на фронтах в синоптическом масштабе и турбулентной неустойчивостью Гельмгольца в небольшом масштабе.

Недавно мы обсуждали числа Ричардсона.

Так вот, в статье про Альберту как раз одна из версий числа Ричардсона использована для определения класса устойчивости атмосферы (по слоям толщиной 100 гПа) - так называемое влажное число Ричардсона (оно вычисляется не по обычной температуре воздуха, а по эквивалентно-потенциальной - ЭПТ).

Т.к. формулы писать тут неудобно, опишу словами:
ВЧР равно произведению трёх сомножителей:
1. Влажноадиаб. градиент, делённый на сухоадиаб. градиент.
2. Ускорение свободного падения (м2/с), делённое на среднюю ЭПТ слоя (К).
3. Дробь, в числителе которой вертикальный градиент ЭПТ (к/км), а в знаменателе сдвиг ветра (м/с на км) в квадрате.

При ВЧР меньше нуля - классическая конвективная неустойчивость (ЭПТ падает с высотой),
при ВЧР от нуля до 1.2 - симметричная неустойчивость,
при ВЧР более 1.2 - устойчивость.

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 19 Янв 2018 13:18


При расчёте ВЧР по данной формуле сдвиг ветра в слое должен быть не менее 1 м/с на км, иначе получаются абсурдные результаты (деление почти на ноль).

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 19 Янв 2018 14:45


А как на счёт карт?
wandervogel

Вот тут есть

http://www.atmos.albany.edu/student/abentley/realt ime.html

350 K isentropic surface | PV (PVU), pressure (hPa), wind (kts)
а также для уровней 330 К и 310 К.

Но охват неудобный - либо Сев. полушарие (где РФ вверх ногами), либо Зап. Европа, либо Ю. Азия. Нигде Россия хорошо не отображена.

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 19 Янв 2018 14:52


Геострофический потенциальный вихрь на уровне 500 гПа, восточное полушарие

http://www.atmo.arizona.edu/~tgalarneau/realtime/q g_diag/QGPV500-EHEM/res.html

wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 19 Янв 2018 15:53


Corvus

Вот тут есть

http://www.atmos.albany.edu/student/abentley/realt ime.html


Благодарю за ссылку. Только не понимаю, какие здесь единицы измерения, и почему на севере они меньше чем на юге?

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 20 Янв 2018 08:40 - Поправил: Corvus


wandervogel

Единица называется PVU (potential vorticity unit)
и равна 1.0 × 10-6 m2 * s-1 * K * kg-1.

Абс. вихрь по модулю больше у полюсов, чем ближе к экватору, поскольку зависит не только от завихрённости возд. потока (отн. вихрь), но и от вращения Земли (параметр Кориолиса, пропорциональный синусу широты).

Вот тут про вихрь написано в популярной форме
http://smolensk-russia.ru/obshestvo/vihri-i-pogoda -1.php
http://www.astronet.ru/db/msg/1188737

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 20 Янв 2018 09:25


Перевод викистатьи про потенциальный вихрь

https://translate.google.ru/translate?sl=en&tl=ru& js=y&prev=_t&hl=ru&ie=UTF-8&u=https%3A%2F%2Fen.wik ipedia.org%2Fwiki%2FPotential_vorticity&edit-text=

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 20 Янв 2018 09:41


An Introduction to Dynamic Meteorology - 5th Edition

Введение в динамическую метеорологию
(американский учебник 2004 года)

http://www.dca.ufcg.edu.br/DCA_download/An%20Intro duction%20to%20Dynamic%20Meteorology.pdf

Про по потенциальный вихрь см. в разделах
4.6 и 6.2.

wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 20 Янв 2018 13:24


Corvus
Единица называется PVU (potential vorticity unit)

Я не про это, там указана не высота поверхности в км а давление, что неудобно.

Вот тут про вихрь написано в популярной форме
http://smolensk-russia.ru/obshestvo/vihri-i-pogoda -1.php


Видел эту статью. Надо разбираться конечно, примерно понял что потенциальный вихрь что-то вроде момента импульса, если не ошибаюсь.

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 20 Янв 2018 15:40


указана не высота поверхности в км а давление, что неудобно
wandervogel

Практически во всех моделях вертикальная координата именно давление (а не высота), так удобнее для гидродинамических расчётов.

wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 20 Янв 2018 16:07


Corvus
Практически во всех моделях вертикальная координата именно давление (а не высота), так удобнее для гидродинамических расчётов.

Для рассчётов конечно удобнее, но ведь это принципиально новая система представления атмосферных процессов.

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 21 Янв 2018 08:32


wandervogel

На изэнтропических картах важна не высота (давление) как таковые, а ориентация ветра относительно них. Если ветер дует в сторону более низкого давления (то есть большей высоты), происходит восходящее движение воздуха, в сторону высокого - нисходящее.

wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 21 Янв 2018 11:50


Corvus
Если ветер дует в сторону более низкого давления (то есть большей высоты), происходит восходящее движение воздуха, в сторону высокого - нисходящее.

Ну - да вроде как в большинстве случаев такое происходит, например при адвекции тепла, особенно в средней тропосфере чаще уплотняется облачность, могут появится ВК и СК облака, даже если нет выраженного фронта. Когда поступает более холодный воздух - возникают нисходящие движения, напр. в восточных частях антициклонов. Хоть у может развиваться конвекция в холодной в. массе, образовываться КД облака даже с грозами - всё равно в ср. слое воздух постепенно опускается. Т.е. это правило относится именно к упорядоченным движениям, а не к локальным типа конвекции.

В развитом тайфуне вообще интересно - воздух у поверхности внутри немного холоднее, чем снаружи, но если оценивать по давлению, то внутри наоборот теплее. Как известно - осн. источником энергии для ТЦ является тёплая вода в океане, как можно большей толщины. На периферии Т воздуха может быть даже немного теплее воды, но по мере движения к центру воздух адиабатически расширяется, охлаждается и уже становится холоднее воды - вот тогда начинается передача тепла из воды, причём усиливается при за счёт волн и брызг. Воздух охлаждается и нагревается одновременно.
С точки зрения изэнтропической теории воздух в центральной ч. тайфуна устойчивый и поднимается по расходящейся спирали. В ТЦ только в нижнем слое воздух движется к центру, но уже на 900 гПа воздух начинает расходится, особенно в центральной части, т.к. центробежная сила начинает превышать силу давления. Вообще воздух в "стене ливня и ветра" в развитом тайфуне и так будет устойчивый, т.к. поверхность облаков вокруг глаза наклонная а не вертикальная, чем ближе к глазу - тем теплее, спираль расходящаяся. Поэтому и грозы обычно происходят на окраине тайфунов, по мере движения к центру - неустойчивость и конвекция сохраняется только в самом низу.

Но всё же есть вопросы - это понятно, что осадков больше выпадае т на тёплых фронтах, чем на холодных, особенно обложных, на выраженном х. фронте воздух в осн. опускается, но как объяснить довольно сильные дожди и метели на х. фронтах первого рода?

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 22 Янв 2018 07:09


Если ветер дует в сторону более низкого давления (то есть большей высоты), происходит восходящее движение воздуха, в сторону высокого - нисходящее.

Ну - да вроде как в большинстве случаев такое происходит

wandervogel

Речь идёт только про изэнтропическую поверхность.

А на изобарической поверхности ветер близок к геострофическому, дует вдоль изогипс, и лишь иногда отклоняется от них при резкой перестройке барического поля (агеострофический ветер). Поэтому по картам АТ впрямую нельзя судить о вертикальных движениях (их рассчитывают косвенно по дивергенции ветра или по лапласиану геопотенциала, но этот расчёт имеет большую погрешность).

как объяснить довольно сильные дожди и метели на х. фронтах первого рода?


Об этом ведь есть в лекциях по динамической метеорологии - восходящий поток тёплого влажного воздуха, дующий перед ХФ параллельно ему. В нашей метеорологии его называют "тёплая несущая полоса", а в западной warm conveyor belt (тёплая конвейерная лента).

См. картинки в Гугле:

https://www.google.com/search?q=warm+conveyor+belt &source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiKwLeX2erYAh XFFywKHcy_DeYQ_AUICigB&biw=1366&bih=646

wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 22 Янв 2018 08:36


Corvus
А на изобарической поверхности ветер близок к геострофическому, дует вдоль изогипс, и лишь иногда отклоняется от них при резкой перестройке барического поля (агеострофический ветер).

Близок но не прямо вдоль. Понятно, что когда в атмосфере правое вращение и адвекция тепла - воздух скорее всего будет подниматься. Причиной отклонения от изогипс могут быть ускорения, замедления, преобладание центробежной силы(силы Кориолися) над центростремительной или наоборот, а так-же силы трения.

Речь идёт только про изэнтропическую поверхность.

Даже если так. Например можно взять идеальный фронт, расположений широтно. Будем считать что изэнтропическая поверхность совпадает с самим фронтом, над фронтом западный ветер в тёплом воздухе, никуда не поднимается, т.к. дует вдоль фронта, силы давление уравновешены силой Кориолиса, внизу холодный воздух вообще никуда не движется, т.к. силы давления уравновешены. Осадков здесь не будет, но в реальной ситуации в области фронта будет сильный сдвиг ветра, и за счёт силы трения тёплый воздух внизу над самим фронтом будет медленно подниматься к северо-востоку, т.е по изэнтропической поверхности наверх.

восходящий поток тёплого влажного воздуха, дующий перед ХФ параллельно ему. В нашей метеорологии его называют "тёплая несущая полоса", а в западной warm conveyor belt (тёплая конвейерная лента).

Эти картинки здесь не причём, там речь о циклонах. Я приводил в пример фронт 1 рода, где осн. осадки за фронтом. Например такая-же ровная система, только протянута с ЮЗ на СВ, выраженных циклонов нет, и медленно смещается с запада. У нас в прошлом ноябре в подобном случае вообще ледяной дождь шёл из ВС облаков, при ССВ ветре и -5..-8, когда день ранее было до +8 и солнечно.
По аналогии - всё равно что идти вперёд в поезде, который едет назад.

wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 22 Янв 2018 09:33


Теперь важный вопрос - может ли изэнтропический анализ пролить свет на теорию общей циркуляции, особенно область преобладающих западных ветров? Ведь ячейка Ферелля(в ум. широтах) является обратной, где отн. тёплый воздух опускается, а отн холодный- поднимается. В "динамической метеорологии" там кратко описывается, что внизу на ср. многолетних картах преобладает ЮЗ ветры, а в верхней тропосфере - северо-восточные. Но ведь это невозможно, т.к. при данном распределении температуры по широтам - западные ветры должны только усиливаться. Я тоже считаю, что наверху есть небольшой перенос с севера, но только не СВ а СЗ ветры, точнее ЗСЗ - с небольшой составляющей к низким широтам, т.к.должна преобладать центробежная сила. Уже писал об этом не раз, но эти мысли не нашли подтверждения других участников.
Даже во многих справочниках и популярной метеолитературе говориться что ячейка Ферелля является ведомой, а ведущей - Ячейка Хэдли в тропиках, т.е. т. наз пассатное колесо, где у поверхности СВ ветры, У тропопаузы - ЗЮЗ от ВЗК к субтропикам. Я предполагаю, что здесь переносится кинетическая энергия западного переноса в высокие широты, поэтому циклоны там активно развиваются под действием внешней энергии. Тропическая Атмосфера довольно высокая, занимает большое пространство, и энергии там немало.

Так же интересно как будут развиваться циклоны в атмосфере, где нет дополнительного западного переноса, у поверхности есть нескомпенсированные ветры к югу(СВ), на высотах - с ЮЗ. Такая ситуация иногда бывает при развитии циклонов в субтропиках или зимой в тропиках, например как сейчас возле Акинавы. Фронт, как только образуется - тут же постепенно ползёт к югу-ЮВ, размывается, затем может возникнуть снова севернее из-за прогрева воздуха. Здесь видно наглядно. Нет потока сверху, который их "держит", ещё сила Кориолиса слабее, поэтому фронты быстро расползаются. Конечно нельзя чётко разграничивать - атмосфера работает в комплексе, но всё-таки какой-то перенос энергии из тропиков есть.

Недавно обсуждали признаки атмосферного фронта, и осн. признак по моему - настоящий фронт должен соответствовать изэнтропической поверхности, или хотя-бы близко к ней.

wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 7 Фев 2018 15:18


Cumulonimbus incus
Использование: карта высоты определённой поверхности с равной потенциальной Т вкупе с ветром даёт нам отличную картину упорядоченных вертикальных движений. Поясняю: при приближении тёплого фронта холодный воздух остаётся внизу, и чем толще его слой, тем выше будет находится определённая поверхность равной Теты. С учётом её сохранения на тёплом фронте будет происходить поднятие воздуха.

Corvus
На изэнтропических картах важна не высота (давление) как таковые, а ориентация ветра относительно них. Если ветер дует в сторону более низкого давления (то есть большей высоты), происходит восходящее движение воздуха, в сторону высокого - нисходящее.

Теперь главный вопрос - ветер относительно чего? Приземный ветер измеряется на метеостанциях относительно самих этих метеостанций, расположенных на поверхности Земли. Если ветер на высотах - относительно Земли, какой - вращающейся или неподвижной? Извесно что в умеренных и полярных широтах атмосфера в среднем неск. опережает вращение Земли, в тропиках - немного отстаёт и т.д.

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 7 Фев 2018 15:37


wandervogel

Ветер в атмосфере и измеряется, и прогнозируется относительно земли. То есть при штилевом ветре атмосфера (на данном уровне) неподвижна.
В общем, система координат связана с поверхностью земли (а её вращение в этом контексте не учитывается, а учитывается только в виде параметра Кориолиса).

wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 7 Фев 2018 15:56


Corvus
В общем, система координат связана с поверхностью земли (а её вращение в этом контексте не учитывается, а учитывается только в виде параметра Кориолиса).

В этом то и проблема. Т.е. вертикальные движения на высоте к примеру 3км зависят от направления и скорости ветра относительно точки на поверхности Земли под ним. Так же непонятно на счёт холодного фронта 1 роде, где могут быть довольно сильные восх. упорядоченные двидения и широкая полоса обложных осадков, и где ветер, приведённый к поверхности Земли вроде может "дуть" в тёплую сторону. Ещё как пример - ложбины или волны в пассатах, которые могут быть как мезомасштабной системой так и синоптическими образованиями, что-то вроде волнового циклона, только где усиления облачности и осадков бывает в тылу в западной части.

Вообще с этим связано немало проблем и непоняток в современной физике а не только в метеорологии. Напр. в этом видео хорошо объясняется - Краеугольный камень в Физике. Работа в Физике. Нелинейная Физика. 1 дополнение

wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 7 Фев 2018 17:28 - Поправил: wandervogel


Эта теория работает, потому что в умеренных широтах в свободной атмосфере сдвиг ветра с высотой в осн. положительный. В тропиках не всегда, нередко отрицательный, если не брать во внимание слой трения до 500м. Но даже в умеренных широтах бывают исключения, вот как раз пример нашёл:

Octavus
Какие-то осадки странные, которых не было ни в одной модели... а идут с утра

DProff
Да и в день перед этим были.
В итоге, даже какой-то СП образовался


Карты Т850, ветер 850 гПа и адвекция тепла. Похоже что холодный фронт с востока проходил.

Так что имеет смысл брать не просто направление ветра, а сдвиг ветра - вычитать из нижележащего уровня например.

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 8 Фев 2018 13:12


Так что имеет смысл брать не просто направление ветра, а сдвиг ветра - вычитать из нижележащего уровня например.

wandervogel

При учёте влияния ветра на развитие конвективных кластеров порой вычисляют относительный ветер - относительно среднего уровня кластера. За него примерно принимают уровень от 700 до 500 гПа (в зависимости от ВВГО КД в кластере). И далее вычисляют для каждого уровня относительный ветер (то есть векторно отнимают из реального (фактического или прогностического) ветра на каждом уровне ветер на среднем уровне).

wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 8 Фев 2018 13:22 - Поправил: wandervogel


Corvus
При учёте влияния ветра на развитие конвективных кластеров порой вычисляют относительный ветер - относительно среднего уровня кластера. За него примерно принимают уровень от 700 до 500 гПа (в зависимости от ВВГО КД в кластере).

Я о том же. Есть например конвективные кластеры со сл-образными облаками впереди или в тылу. Так-же холодный фронт 1 рода с широкой полосой осадков, в котором, если оценивать относительно самого фронта - тёплый воздух будет двигаться назад.

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 8 Фев 2018 13:34


Есть например конвективные кластеры со сл-образными облаками впереди или в тылу. Так-же холодный фронт 1 рода с широкой полосой осадков, в котором, если оценивать относительно самого фронта - тёплый воздух будет двигаться назад.
wandervogel

Да, в этом случае надо учитывать ветер в системе координат, привязанной к кластеру или к фронту.

wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 8 Фев 2018 14:23 - Поправил: wandervogel


Corvus
Да, в этом случае надо учитывать ветер в системе координат, привязанной к кластеру или к фронту.

Преимущество изэнтропического анализа в том что он должен хорошо показывать крупномасштабные вертикальные движения. Направление движение фронта нам спрогнозирует модель, как и мн. другое, вот только это уже избыточная информация. Мы ведь не можем только по одним картам потенциальной температуры и ветра определить - куда движется фронт и с какой скоростью.

карта высоты определённой поверхности с равной потенциальной Т вкупе с ветром даёт нам отличную картину упорядоченных вертикальных движений.

Наверно имеет смысл использовать сдвиг ветра - т.е. разность векторов ветра между двумя какими-то уровнями. И вообще, как понимаю - такие карты обычно делают для средней и верхней тр-ры, для нижней их будет трудно составить, т.к. воздух там часто прогревается и остывает, большие перепады и т.д.

Конечно большие кол-ва осадков, особенно фронтальные, выпадают обычно там где есть адвекция тёплого воздуха. При адвекции холода осадки либо слабые, а если сильные - то кратковременные. Ещё бывают необычные процессы, где воздух активно прогревается, напр. в циклонах зимой над морем или в тайфунах.
Вообще интересно тайфун устроен с т. зрения изэнтропической теории - в верхних и ср. слоях воздух поднимается по расходящейся спирали, т.к. центробежная сила больше центростремительной, т.е. движется из более тёплого центра в сторону периферии - более холодного воздуха и поднимается. Внизу идёт интенсивный прогрев воздуха от воды - в развитом тайфуне очень низкое давление, сначала воздух охлаждается, но его температура обычно ниже только на 1..2гр. температуры воды из-за сильного ветра, брызг, волн и т.д. И если привести к поверхности 1000 гПа - он будет теплее чем на окраине:

Потенциальная Т (Theta) - температура, которую принял бы воздух, если бы его адиабатически привели к изобар. поверхности 1000 гПа.

В самой нижней части вроде как идёт адвекция холода, но отрицательный сдвиг ветра (радиальная составляющая падает с высотой) объясняет восходящее движение.

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 9 Фев 2018 15:50


для нижней их будет трудно составить, т.к. воздух там часто прогревается и остывает, большие перепады и т.д.
wandervogel

Начиная с уровня АТ-850 уже можно спокойно строить (и выше), там суточный ход Т уже невелик. А зимой и с уровня АТ-925.

wandervogel
Участник

Asie de l'Est
# Дата: 9 Фев 2018 16:43


Corvus
Начиная с уровня АТ-850 уже можно спокойно строить (и выше), там суточный ход Т уже невелик.

Понятно. Планируете делать такие карты или диаграммы в Метеоцентре-Азия?

Corvus
Автор сайта

###Corvus###
# Дата: 9 Фев 2018 17:27


wandervogel

Планирую, вот только когда руки дойдут? :)

<< . 1 . 2 . 3 . 4 . >>
Ваш ответ

          Отменить *Что это?

 » Логин  » Пароль 
 
 


Поддержка: miniBB forum software © 2001-2024