Dinámica Atmosférica

Transcripción

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2 Dinámica Atmosférica Introducción. Fuerzas inerciales Observadores inerciales y no inerciales Observador no inercial en rotación Fuerza de Coriolis Ecuación del movimiento Campo horizontal de presiones Reducción de presión Gradiente horizontal de presiones Presión-Densidad Isohipsas Coordenadas intrínsecas. Ecuación del movimiento. Flujo horizontal sin rozamiento Viento geostrófico Viento del gradiente Efecto del rozamiento Viento térmico. Advección térmica. Regímenes de vientos locales y de pequeña escala Medidas de presión y viento

3 ECUACIÓN DE MOVIMIENTO OBSERVADORES INERCIAL Y NO INERCIAL F F ma mg F F ma mg + ( ma ) c

4 ECUACIÓN DE MOVIMIENTO OBSERVADORES INERCIAL Y NO INERCIAL ma c T mg T mg F ma F ) ( ) ( c c ma T mg ma T mg F ma F

5 OBSERVADOR NO INERCIAL SISTEMA EN ROTACIÓN r r v m ma T T F ma F ˆ 0 ˆ ˆ r r v m T r r v m T F ma F

6 ACELERACIÓN DE CORIOLIS s θ r r θ s r s vt θ r ω tr ω vt s 1 at a Coriolis ω v

7 ACELERACIÓN DE CORIOLIS

8 ACELERACIÓN DE CORIOLIS

9 EFECTO DE LA ACELERACIÓN DE CORIOLIS

11 ECUACION DE MOVIMIENTO OBSERVADOR INERCIAL a g b F g G M r r b F o r o r fuerzas de presion fuerza de rozamiento OBSERVADOR NO INERCIAL ROTANDO EN EL SISTEMA TERRESTRE Coriolis f. centrifuga f. ) ( ) ( Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω + + V R r V r F b g a r o o F r b g V r a a + + Ω + Ω + Ω ) (

12 z y p 1 ECUACION DE MOVIMIENTO Despreciando la fuerza de rozamiento a g + Ω R + b Ω V dx o Fuerza debida a la presión p p + 1 y dy dz 1 p p y dy p p y dy dxdz p + 1 y dxdydz dy 1 p b x i p y j p z k p + + p x y dy Fuerza de gravedad en el sistema terrestre g g g + Ω R o Ecuación de movimiento Depende de la latitud local a g Ω V p

14 REDUCCIÓN DE PRESIÓN Barómetros a altitudes diferentes Corregir por el efecto de altitud Desarrollar un mapa de isobaras g( z z1) R d Tvd (ln p) Rd Tv ln 1 p p 1 (del Tema 4)

15 GRADIENTE HORIZONTAL DE PRESIÓN Superficies isobáricas no tienen que ser planos horizontales (zcte) Equilibrio hidrostático: uuuuuur gradvp se compensa con la fuerza peso

16 PRESIÓN-DENSIDAD g( z z1) R d Tvd (ln p) Rd Tv ln 1 p p 1

17 ISOHIPSAS Isohipsas: líneas de igual altura para un determinado valor de la presión Isohipsas bajas Aire frío Isohipsas altas Aire cálido

18 SUPERFICIES ISOBARICAS SUPERFICIES DE NIVEL

19 MAPA PRESIÓN DE SUPERFICIE

20 ISOHIPSAS SUPERFICIE DE 1000hPa

24 ISOHIPSAS SUPERFICIE DE 500hPa Valores altos de las isohipsas indican zonas de alta presión en superficie y viceversa

26 radio de curvatura del movimiento R COORDENADAS INTRINSECAS n V Vt dv dv dt t + v dt dt dt dt ds dt dψ V v n n dt dt ds ds R dv dv V dv t + n t +ω Rn dt dt R dt dψ t a v t t + dt t + dt v + dv dt dψ V R n R dψ dv dt t a al movimiento v

27 n k ECUACION DE MOVIMIENTO. COORDENADAS INTRINSECAS. V R H t dv 1 p dt s 1 p ΩVsenϕ n 1 p 0 g z 1 p n fv ( tˆ ) ( ṋ) ( kˆ ) Donde hemos simplificado la ecuación de la componente vertical despreciando términos de segundo orden a H dv dt t + V R H n 1 H p fvn

29 1 fvk Hemisferio Norte H p v g FLUJO GEOSTROFICO Viento horizontal sin rozamiento con equilibrio entre fuerzas de Coriolis y presión dv dt V R H 1 p s 0 p no cambia a lo largo de la trayectoria 1 p fv n 0 v g ( tˆ ) ( ṋ) Baja p o p o - p Alta v g v v g g f g f v g H p z n p n v g v g 1 1 f z n p o p n Proporciona v g a partir de la variación de la altura de una superficie isobárica Alta Hemisferio Sur fvk v g g f p o + p Baja

30 EFECTOS DE LA FUERZA DE CORIOLIS VIENTO GEOSTRÓFICO

31 FLUJO GEOSTROFICO CALCULO GRAFICO v g 1 1 f p n v g g f z n

32 dv dt V gr R H donde V H 0 fv se ha gr R H R C A gr V 1 p N usado 0 Vgr Vg 0 Vgr Vg V V g gr gr V R H f gr f f R VIENTO DEL GRADIENTE R H p no cambia a lo largo de la trayectoria H 1 p n fv gr fv g fv Ciclónico. Subgeostrófico Anticiclónico. Supergeostrófico + f f R 4 R 4 H H + R R H H g n p n p P o P o +1 P o +1 P o b n c n c n Ciclónico b n Anticiclónico

33 VIENTO DEL GRADIENTE

34 VIENTO DEL GRADIENTE

35 EFECTO DEL ROZAMIENTO Reducción de la velocidad Viento no paralelo a isobaras Flujo de altas a bajas presiones α F roz α v α La rugosidad de la superficie controla la reducción de velocidad y el ángulo de desviación Continentes Oceános v sup 0.40v geo α40 o v sup 0.60v geo α0-30 o