Xem mẫu
- KHÍ HẬU HỌC
Chương 6. Hoàn lưu chung khí
quyển và khí hậu
- 6.1 Chuyển động của khí quyển và hoàn lưu chung
Bức xạ thuần tại đỉnh khí quyển dư thừa ở các vùng nhiệt đới và thiếu
hụt ở những vĩ độ cao cần phải được bù trừ cho nhau thông qua sự vận
chuyển năng lượng theo phương ngang trong khí quyển và đại dương
- Sự mất cân bằng năng
Mô tả đầy đủ hoàn lưu chung củalượng tại đỉnh
khí quyển baokhí
gồm
gió, nhiệt độ và độ ẩm trung bình,quyển có động
sự biến thể được
của làm
các
đại lượng này, mômen tương quan cân bằng
giữa cáclại nhờ:phần
thành
gió và những biến khác có liên quan• Vận chuyển
với các nhiệt
hệ thống
thời tiết qui mô lớn. trong khí quyển
(Hoàn lưu khí
Hoàn lưu chung khí quyển cũng có thể được mô phỏng
quyển)
bằng cách giải hệ các phương trình chuyển động trên
• Vận chuyển nhiệt
máy tính
trong đại dương
Những mô hình hoàn lưu chung như(Hoàn vậy tạo thành
lưu đại một
Mặt giao tiếp
bộ phận của các mô hình khí
biển-khí hậu toàn
quyển cầu
dương)
Hệ thống chuyển động khí quyển toàn cầu được hình thành bởi
sự đốt nóng của mặt trời không đồng đều các vùng trên bề mặt
trái đất được gọi là hoàn lưu chung khí quyển.
- Hoàn lưu khí quyển của trái đất không quay
Đối lưu nhiệt tạo
nên các vòng hoàn
lưu trên các bán
cầu
Năng lượng được
vận chuyển từ xích
đạo về các cực
Hướng gió thịnh
hành tại bề mặt sẽ
là hướng về phía
xích đạo
- Hệ thống gió qui mô lớn
• Nếu trái đất
quay chậm có
thể sẽ có hoàn
lưu giống như
thế này (!)
• Lực Coriolis ?
- Ảnh hưởng của lực Coriolis
- Ảnh hưởng của lực Coriolis
- Mô phỏng gió toàn cầu và gió địa phương
- Hệ thống gió qui mô lớn với trái đất quay
- Các hệ thống hoàn lưu khí quyển
- 6.2 Cân bằng năng lượng của khí quyển
Nhớ lại:
Cân bằng năng lượng Trái đất là cân bằng giữa năng
lượng mặt trời đến và OLR của hệ Trái đất – Khí quyển
(suy ra được T ~ -18C)
Cân bằng năng lượng bức xạ toàn cầu là sự cân bằng
giữa các nguồn năng lượng bức xạ, phi bức xạ đến và đi
đối với từng đối tượng trong hệ Trái đất – Khí quyển
(Tại bề mặt, tầng đối lưu, tầng bình lưu, đỉnh khí quyển)
Cân bằng năng lượng bề mặt là cân bằng giữa tích lũy
nhiệt và các thành phần bức xạ thuần, hiển nhiệt, ẩn
nhiệt và phân kỳ ngang tại lớp bề mặt
Cân bằng năng lượng khí quyển ??
- • Xét cột khí quyển có tiết diện
ngang bằng đơn vị
• Cân bằng năng lượng của cột khí
quyển bao gồm
Ra = RTOA Rs
• các hiệu ứng bức xạ,
• trao đổi hiển nhiệt với bề mặt,
• nhiệt ngưng kết
Fa • dòng năng lượng theo phương
E a ngang trong khí quyển
t • tốc độ biến đổi theo thời gian
LP của lượng năng lượng trong cột
SH
khí quyển
• Phương trình cân bằng:
E a
R a LP SH Fa
t
- Nói chung có thể bỏ qua E a R a LP SH Fa
t
Tính trung bình năm theo dải vĩ độ, tác động thuần tuý
của sự truyền bức xạ lên khí quyển là làm lạnh đi khoảng
Ra 90W/m2 làm giảm nhiệt độ khí quyển khoảng
1.5oC/ 1 ngày
Ra • Khí quyển mất năng lượng qua con
Fa đường truyền bức xạ ~ 2.5% tổng năng
E a lượng khí quyển/ 1 tuần
t • Nếu chỉ xét nhiệt dung của khí
LP quyển, thì ~2 tuần, chỉ riêng tác động
SH của làm lạnh bức xạ cũng sẽ làm cho
nhiệt độ không khí bề mặt trung bình
toàn cầu hạ xuống dưới điểm băng
• Sự làm lạnh bức xạ được cân bằng bởi
nhiệt ngưng kết và hiển nhiệt truyền
từ bề mặt
- SH tương đối nhỏ.
Đóng góp lớn nhất vào cân bằng lại lượng
năng lượng mất đi do bức xạ từ khí quyển
là ẩn nhiệt giải phóng khi giáng thủy.
Ra
- 6.3 Chuyển động khí quyển
và sự vận chuyển năng lượng kinh hướng
• Những hiện tượng qui mô nhỏ
(rối và các hiện tượng qui mô
vừa có tổ chức như dông) có ảnh
hưởng chủ yếu đến sự vận
chuyển động lượng, ẩm và năng
lượng thẳng đứng
• Những hiện tượng có qui mô
rất lớn (các xoáy thuận ngoại
nhiệt đới, sóng qui mô hành tinh,
và hoàn lưu kinh hướng chậm)
có ảnh hưởng đến sự vận chuyển
động lượng, nhiệt và ẩm theo
phương ngang giữa các vùng
nhiệt đới và cực.
• Dòng năng lượng và ẩm đi lên trong lớp biên và dòng năng lượng
hướng cực do hoàn lưu qui mô hành tinh trong khí quyển có vai trò
quan trọng như nhau đối với khí hậu.
- Space and time scales of dynamical processes in the atmosphere
- 6.3.1 Các thành phần gió trên trái đất hình cầu
Các thành phần gió ngang
Chuyển động thẳng đứng
j = vĩ độ
l = kinh độ
- 6.3.2 Hoàn lưu trung bình vĩ hướng
Trung bình thời gian Độ lệch tức thời khỏi giá trị trung bình
Trung bình vĩ hướng Độ lệch địa phương khỏi trung bình vĩ hướng
Tương tự như phân tích thành các thành phần trung
bình và rối
Qui tắc áp dụng lấy tích phân (giống như phép lấy
trung bình của Reynold)
- Gió vĩ hướng trung bình
Gió tây ở vĩ độ trung bình
Gió đông nhiệt đới dày
Gió tây xuyên suốt hầu như
cả tầng đối lưu và có cực
đại tốc độ vượt quá 30m/s
trong các dòng xiết cận
nhiệt đới có tâm nằm ở
khoảng 30 độ vĩ và ở độ cao
khoảng 12 km
Dòng xiết mùa hè yếu hơn
và xa các cực hơn
Trung bình thời gian của trung bình vĩ Ở bề mặt, gió tây từ 30 - 70
hướng của thành gió vĩ hướng (m/s) độ vĩ, gió đông trong dải
30oN - 30oS
nguon tai.lieu . vn
