Lorenz enerji döngüsü - Lorenz energy cycle

Lorenz enerji döngüsü üretimi, tarif dönüşüm ve dağılımı arasında enerji olarak atmosferik dolaşım . Bu meteorolog almıştır Edward N. Lorenz 1950 yılında matematiksel formülasyonu üzerinde çalıştı.

örneklerle şematik temsili

Açıklama

Giriş

Herhangi bir atmosfer dolaşım sistemi, bir küçük çaplı olup hava sistemi ya da bir büyük ölçekli bölgeli rüzgar sistemi , kinetik enerji kaynağı tarafından muhafaza edilmektedir. Bu tür bir sistemin geliştirilmesi kinetik enerjiye enerji başka bir biçiminin bir dönüşüm ya da gelişmekte olan sistemin bu içine diğer bir sistemin kinetik enerji dönüştürme ya da gerektirir. Gelen güneş ışınlarının ve termal emisyon yoluyla yüksek enlemlerde enerji net zarara tropik bölgelerde enerji net kazanç olduğundan küresel ölçekte, atmosferik sirkülasyon, enerji polewards taşımak zorundadır. Düşük enlemlerde, At Hadley hücresi şekil alır, enerji poleward taşıma ortalama meridyonel dolaşımı ile yapılır. Aksine orta enlemlerde, uzunlamasına asimetrik özelliklerin etkisi, girdaplar olarak, ortalama akış üzerinde baskındır anılacaktır. Daha yakından inceleme için, (bir overline, örneğin ile gösterilir onların bölgeli-ortalama içine tüm parametreleri (örneğin P) bölmek için yararlıdır P ve nedeniyle bölgeli ortalamasından onların gidiş) orografi , kara, deniz kontrastlar , hava sistemleri ve herhangi (bir asal, örneğin P 'ile gösterilen) için diğer girdap benzeri özellikler.

Enerji rezervuarları

Mevcut potansiyel enerji olarak conversed edilebilir ortamda potansiyel enerji miktarıdır kinetik enerji . Bir içinde statik olarak sabit bir atmosfer, bölgesel-ortalama mevcut potansiyel enerji P olarak yaklaşılmaktadır:

${\ Displaystyle {\ overline {P}} = {\ frac {1} {2}} \ int _ {A} {\ frac {\ ro _ {0}} + {N ^ {2}}} \ sol ({ \ frac {\ kısmi {\ overline {\ Phi}}} {\ kısmi z ^ {*}}} \ sağ) ^ {2} \, \ mathrm {d} V}$

burada Dünya tüm atmosferinde yekparedir, ρ ₀ ortalamasıdır havanın yoğunluğu N, yüzdürme frekansı , sabit bir denge ölçüsü, Φ olan izgesindeki ve z, * bir log belirtmektedir basınç koordine ederler. ${\ Displaystyle \ int _ {A} \ mathrm {d} V}$

Eddy mevcut potansiyel enerjisi P' olarak yaklaşılmaktadır:

${\ Displaystyle P '= {\ frac {1} {2}} \ int _ {A} {\ frac {\ ro _ {0}} + {N ^ {2}}} {\ overline {\ sol ({\ frac {\ kısmi \ Phi '} {\ kısmi z ^ {*}}} \ sağ) ^ {2}}} \, \ mathrm {d} V}$

Bölgeli-ortalama kinetik enerjisi K yaklaşıklaştırılmıştır:

${\ Displaystyle {\ overline {K}} = \ int _ {A} \ rho _ {0} {\ frac {{\ overline {u}} ^ {2}} {2}} \, \ mathrm {d} V}$

u ve v, hava hızının bölge ve meridyensel bileşenleri burada.

Eddy kinetik enerji K' olarak yaklaşılmaktadır:

${\ Displaystyle K = \ int _ {A} \ rho _ {0} {\ frac {{\ overline {u '^ {2}}} + {\ overline {v' ^ {2}}}} {2 }} \, \ mathrm {d} V}$

Kaynaklar, lavabolar ve enerji dönüşümü

Lorenz enerji döngüsünün tanımı diabatic ısıtma yoluyla potansiyel enerjinin üretilmesi için bir matematiksel olarak tamamlanır yoluyla kinetik enerjiye, dönüşüm dikey hareket hava ve kinetik enerjiyi dağılımı sürtünme . Bölgeli ortalama bir enerji dönüşüm enerji endüksiyon ve girdaplar ortalama akış ile etkileşim ve sıcak / soğuk havanın yerini burada tam tersi mümkündür.

Referanslar