Meteorologijos pagrindai - Hidrologijos ir klimatologijos katedra

Egidijus Rimkus „Meteorologijos įvadas“Vėjo greičio skirtumas tarp gretimų oro tūrių vadinamas vėjo poslinkiu (dv/dz). Ypačstiprus vėjo poslinkis apatiniuose atmosferos sluoksniuose, kur jaučiamas trinties į paklotinįpaviršių poveikis. Todėl trinties sluoksnis pasižymi ypač dideliu turbulentiškumu, kuris galiformuotis ir termiškai vienalytėje oro masėje. Toks turbulentiškumas vadinamas dinamineturbulencija.Be to, turbulencijos formavimuisi didelę reikšmę turi ir plūdrumo (Archimedo) jėga.Šiltesni ir drėgnesni tankūs oro tūriai kyla į viršų, o šaltesni ir sausesni leidžiasi žemyn. Toks oromaišymasis vyksta tuo intensyviau, kuo greičiau oro temperatūra žemėja didėjant aukščiui, t. y. kuodidesnis vertikalus temperatūros gradientas. Tokia turbulencija vadinama termine turbulencija.Realioje atmosferoje turbulentiškumą visada nulemia abu faktoriai, ir galima kalbėti tik apievieno kurio turbulencijos tipo vyravimą. Vienas iš svarbių dydžių, nusakančių atmosferosturbulentiškumo potencialą, yra bedimensinis anglų matematiko L. Ričardsono pasiūlytas skaičius(Ri):( ) , (4.10)kur g – laisvojo kritimo pagreitis (m/s 2 ), Θ – potenciali temperatūra (K), – sausaadiabatinioir vertikalaus temperatūros gradientų skirtumas (ºC/100m), dv/dz – vėjo poslinkis (m/s). Jeistratifikacija pastovi (), Ričardsono skaičius yra teigiamas, o jei nepastovi – neigiamas.Kuo mažesnė Ri reikšmė, tuo palankesnės sąlygos turbulencijai vystytis. Ričardsono skaičiusapjungia dinaminę (dv/dz) ir terminę ( ) turbulencijos dedamąsias.Dėl turbulencijos atsiranda vėjo gūsiai, dėl kurių vyksta vėjo krypties ir greičio pulsacijaapie vidutinę reikšmę. Vėjas, kuriame jaučiamos stiprios tokio pobūdžio pulsacijos, vadinamasgūsingu. Kuo didesnis turbulentiškumas, tuo stipresnis vėjo gūsingumas.Kadangi vėjo greitis didėjant aukščiui auga, judesio kiekis (mv) yra dažniausiai pernešamasžemyn. Esant intensyviai turbulencijai vėjo greičio skirtumai vertikalėje greitai mažėja.Kaip jau žinome, atmosferą sudaro daug elementų (vandens garai, aerozoliai ir kt.), kuriųkiekis vertikalia ir horizontalia kryptimi gali stipriai keistis. Bet kokios substancijos kiekįatmosferoje nusako substancijos masės dalis (s), t. y. substancijos masė oro masės vienete.Dėl turbulencinės apykaitos bet kuri substancija, esanti ore, sklis ta kryptimi, kuria jos kiekismažėja. Substancijos masės dalies mažėjimas kelio vienetui vadinamas substancijos gradientu(ds/dz). Kadangi atmosferoje vandens garų, aerozolių kiekis dažniausiai mažėja didėjant aukščiui,tai ir šių substancijų gradientas, ir substancijos pernaša dažniausiai nukreipta į viršų.Substancijos judėjimo intensyvumą nusako turbulencinis substancijos srautas Q –substancijos masė pernešama per ploto vienetą per laiko vienetą (kg/s×m²). Substancijos srautas yraproporcingas substancijos gradientui. Vykstant substancijos pernašai vertikalia kryptimi:, (4.11)kur Q – substancijos srautas, A – turbulencinės apykaitos koeficientas (kg/s×m), priklausantis nuooro sąlygų (terminių bei dinaminių charakteristikų) ir žemės paviršiaus pobūdžio, –ds/dz –vertikalus substancijos gradientas. Jei ds yra neigiamas (t. y. substancijos masės dalis mažėjadidėjant aukščiui), turbulencinis substancijos srautas Q įgauna teigiamą reikšmę, jei ds yrateigiamas, tai Q