Vento antitriptic

Il flusso equilibrato è un caso speciale di vento che soffia su spazi ristretti dove le forze di Coriolis e centripete sono trascurabili. Il calcolo del vento viene quindi ridotto ad un equilibrio tra l'attrito e il gradiente di pressione. Questo tipo di vento si verifica nello strato limite in situazioni di flusso canalizzato molto specifiche, come il vento in una valle stretta, la brezza marina o la corrente a getto di basso livello.

Principio

Le primitive equazioni atmosferiche che governano il movimento dell'aria nell'atmosfera mostrano che il suo movimento orizzontale è un equilibrio tra varie forze: la forza di Coriolis , il gradiente di pressione, la gravità , la forza centripeta e l' attrito . Secondo il secondo principio di Newton, aggiungiamo queste forze per conoscere la forza totale esercitata sul fluido:

{\ displaystyle {\ frac {d {\ vec {V}}} {dt}} = f {\ vec {V}} - (\ nabla p / \ rho) - {\ vec {g}} ^ {*} \ + {\ frac {{\ vec {V}} ^ {2}} {R_ {c}}} + F_ {r} \ qquad {\ begin {cases} {\ frac {d {\ vec {V}} } {dt}} = variazione \ di \ velocità \ {\ vec {V}} \ di \ air \\ F_ {r} = Attrito \\ {\ vec {g}} ^ {*} = costante \ di \ gravity {\ acute {e}} \ vertical = 9,8 m / s ^ {2} \\ R_ {c} = Raggio \ di \ curvatura \ del \ flow \\ f = Fattore \ di \ Coriolis \ = -2 \ Omega sin (\ Phi) \\\ Omega = rate \ of \ rotation \ of \ the \ Earth \ (radians / hour) \\\ Phi = latitude \\ p = Pressure \\\ rho = density {\ acute { e}} \ dall'aria \ end {case}}}

In una situazione di venti antitriptic, la circolazione dell'aria è limitata. La differenza di pressione accelera il pacco d'aria da alta a bassa pressione ma non può piegarsi sotto l'influenza della forza di Coriolis che viene esercitata ad angolo retto rispetto al gradiente di pressione. Il flusso è praticamente lineare ed è quindi trascurabile. Poiché il flusso è lineare, anche la forza centripeta è zero. L'equazione si riduce quindi a: ${\ displaystyle f {\ vec {V}}}$ ${\ displaystyle {\ frac {{\ vec {V}} ^ {2}} {R_ {c}}}}$

{\ displaystyle {\ frac {d {\ vec {V}}} {dt}} = - (\ nabla p / \ rho) - {\ vec {g}} ^ {*} \ + F_ {r}}

Poichè vogliamo affrontare una situazione in cui il vento è costante e orizzontale, è zero ed essendo perpendicolare allo spostamento diventa anche zero. Rimane quindi: ${\ displaystyle {\ frac {d {\ vec {V}}} {dt}}}$ ${\ displaystyle {\ vec {g}} ^ {*}}$

{\ displaystyle (\ nabla p / \ rho) = - F_ {r}}

Poiché l'attrito è proporzionale alla velocità:

{\ displaystyle (\ nabla p / \ rho) = - K {\ vec {V}} \ qquad}

dove K è il coefficiente di adesione del mezzo.

In sintesi, wind ( ) è un equilibrio tra la forza esercitata dalla differenza di pressione atmosferica e quella dell'attrito vicino al suolo. L'aria si sposterà dalla pressione più alta a quella più bassa. ${\ vec {V}}$

Applicazioni

Viste le ipotesi utilizzate, il vento antitriptic si incontra in situazioni molto specifiche:

Vento in una valle stretta e profonda come un fiordo : l'aria che normalmente dovrebbe circolare parallelamente alle isobare , per rispettare l' equilibrio geostrofico , non può farlo quando il gradiente del vento fa un angolo con la valle. Di conseguenza, il vento sopra e all'interno della valle diventa disaccoppiato (indipendente). Il vento di superficie può quindi essere calcolato con l'equazione antitriptic, spostandosi dall'area di massima pressione a quella più bassa. Possiamo sperimentare sperimentalmente il valore di K per una data posizione utilizzando i venti rilevati durante una serie di misurazioni contro il gradiente di pressione registrato negli stessi tempi.
Brezza marina: in questo caso l'aria si sposta solo per una breve distanza tra l'acqua e la terra al limite della costa. Sebbene non vi siano sollecitazioni laterali, il tempo richiesto è troppo breve perché la forza di Coriolis possa agire. Il calcolo di K è simile.
Circolazione dell'aria nella foresta: le differenze di pressione in un'area boschiva generano un vento antitriptic sotto la chioma . In effetti, il vento sopra la foresta può propagarsi solo parzialmente sotto la chioma a causa dell'attrito dei rami e delle foglie o degli aghi. La variazione della pressione superficiale persiste, tuttavia, in quanto sopra il bosco e l'aria deve muoversi con lo stress dei tronchi degli alberi.

Appendici

Bibliografia

(it) John A. Dutton, The Ceaseless Wind: An Introduction to the Theory of Atmospheric Motion , New York, Courier Dover Publications ,2002, 617 p. ( ISBN 978-0-486-49503-3 , LCCN 85029398 , leggi online )
(en) James R. Holton, An Introduction to Dynamic Meteorology , New York, Academic Press ,2004, 4 ° ed. , cartonato ( ISBN 978-0-12-354015-7 , LCCN 2004044072 , leggi in linea )

Riferimenti

(en) J. Schaefer Etling e C. Doswell, “ L'applicazione Teoria e pratica di Antitriptic Balance ”, Monthly Weather Review , vol. 108, n o 6,1980, p. 746-756 ( DOI 10.1175 / 1520-0493 (1980) 108 <0746: TTAPAO> 2.0.CO; 2 , leggi online )[PDF]
(in) Pyles, RD, Kyaw Tha Paw U e Falk, M., " wind shear direzionale all'interno di una foresta pluviale temperata di vecchia crescita: osservazioni e risultati del modello ," Meteorologia agricola e forestale, Department of Land, Air and Water Resources , 1 Shields Avenue, University of California, Davis, CA 95616, USA, editore Elsevier Science BV , vol. 125, n os 1/2,2004, p. 19-31 ( riassunto )