Планетарный пограничный слой: различия между версиями

[непроверенная версия][непроверенная версия]
Содержимое удалено Содержимое добавлено
м added Category:Атмосфера using HotCat, викификация
м редактирование
Строка 1:
'''Планетарный пограничный слой''' («[[Пограничныйпограничный слой]] [[Атмосфера|атмосферы]]», «слой трения») — нижний слой газовой оболочки планеты, свойства и динамика которого в значительной мере определяются взаимодействием с твёрдой (или жидкой) поверхностью планеты (так называемой «[[Подстилающая поверхность|подстилающей поверхностью]]»).
 
Благодаря молекулярному взаимодействию, действию [[Вязкость|вязкости]] происходит «прилипание» газа к поверхности, над которой он движется. По этой причине непосредственно у поверхности планеты возникает большой градиент скорости течения воздушного потока. Из-за значительного масштаба гидродинамических процессов в атмосфере [[число Рейнольдса]] существенно превосходит критическое значение при котором течение теряет ламинарный характер и становится [[Турбулентность|турбулентным]]. Толщина пограничного слоя атмосферы зависит от средней скорости потока в «свободной атмосфере» находящейся над пограничным слоем, от шероховатости подстилающей поверхности, а также от термической неоднородности (стратификации) этого слоя. Пограничный слой атмосферы является той частью тропосферы, которая подвержена суточным вариациям. При обычных условиях на Земле толщина планетарного пограничного слоя составляет примерно 1 — 3 км. Пограничный слой атмосферы является той частью тропосферы, которая подвержена суточным вариациям.
 
Свойствами планетарного пограничного слоя в значительной мере определяются вертикальные турбулентные потоки тепла, влаги и количества движения а также локальные вертикальные упорядоченные токи ([[Конвекция|конвективные явления]], орографические эффекты) благодаря которым и осуществляется динамическое и термическое взаимодействие атмосферы с подстилающей поверхностью.
 
Физические процессы, происходящие в пограничном слое атмосферы являются предметом исследования отдельного раздела [[Динамическая метеорология|динамической метеорологии]].
Строка 11:
 
=== Слой шероховатости ===
Действие вязкости воздуха на динамику пограничного слоя существенно зависит от шереховатостишероховатости подстилающей поверхности. Интегральной характеристикой эффективной высоты неровностей рельефа, влияющей а течение потока над ним является «параметр шероховатости z<sub>0</sub>». Есть задачи математического моделирования динамики турбулентного потока внутри слоя в котором располагаются элементы рельефа — «слое шероховатости». К таким задачам относятся моделирование потока внутри растительного потокапокрова, внутри городской застройкезастройки, в переходном волновом слое между атмосферой и океаном. В таких задачах форма поверхности, являющейся границей потока, является и случайной и подвижной. С точки зрения [[Математическая физика|математической физики]] надо найти решение системы дифференциальных уравнений при стохастическом краевом условии. Подход к решению такой задачи был предложен в работах<ref>''Попов А. М.'' Моделирование планетарного пограничного слоя атмосферы в слое шероховатости // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1975.— Т.11.— № 6.— С.574—581.</ref>,<ref>''Попов А. М.'' О турбулентном переносе в слое шероховатости // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1976.— Т.12.— № 10.— С.1095—1097.</ref>,<ref>''Попов А. М.'' Условия на границе раздела и проблема замыкания уравнений динамики атмосферы и моря // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1976.— Т.12.— № 9.— С.899—905.</ref>,<ref>''Воронов Г. И., Кригель А. М.'' Структура турбулентного потока в растительном покрове // Вестник сельскохозяйственной науки. 1986.— № 3(354).— С.131—134.</ref>.
 
=== Приземный слой ===
Строка 17:
 
=== Слой Экмана ===
По мере удаления от подстилающей поверхности роль силы трения падает, скорость ветра быстро увеличивается с высотой и, связанная с ней [[Сила Кориолиса в гидроаэромеханике|сила Кориолиса]], усиливает своё влияние. В результате совместного действия трёх сил (силы трения, силы Кориолиса и силы барического градиента) ветер поворачивает с высотой по спирали на угол ~ 20°—40° в сторону направления [[Геострофический ветер|геострофического ветра]]. Поворот ветра с высотой в пограничном слое атмосферы называется [[Экмановская спираль|«спираль Экмана»]]. Этот эффект наглядно проявляется в отклонении направления дрейфа льда от вектора скорости геострофического ветра, впервые обнаруженного Ф.[[Нансен, Фритьоф|Фритьофом Нансеном]] во время полярной экспедиции 1893—1896 гг. на судне «Фрам». Теорию явления представил [[Экман, Вагн Вальфрид|Вагн Экман]] в 1905 году, в честь которого эту часть атмосферы и называют «слоем Экмана». Над ним располагается «свободная атмосфера».
 
Результаты исследований в физике пограничного слоя атмосферы находят применение
Строка 28:
* в [[Морская метеорология|морской метеорологии]],
* в [[Авиационной метеорологии|авиационной метеорологии]],
* в [[Полёт снаряда|артиллерии]].
* в [[Модели рассеивания примеси|задачах моделирования рассеяния примесей]].
* в [[Геоэкология|геоэкологии]].