5 (1119287)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Основыгеофизики2017 Лекция №5Носов Михаил Александровичотделение геофизики, физический факультет МГУhttp://ocean.phys.msu.ru/courses/geo/«входное»окно«выходное»окноКлимат Земли сильно зависит от пропускной способности оконparts permillionАнтропогенноевоздействие?Концентрация СО2 определяется:1.Фотосинтезом;2. Дыханием живых организмов;3.Обменом между океаном и атмосферой;4.Антропогенной деятельностью (в современноммире)5. etc.Доиндустриальная эпоха280 PPM20 000 лет (ледниковый период) 180 PPM220 млн.лет1900 PPM450-550 млн.лет7500 PPMШиротное распределение инсоляции (Вт/м2)поверхности ЗемлиСреднегодовая температура поверхностиМирового океанаWORLD OCEAN ATLAS 2013https://www.nodc.noaa.gov/OC5/woa13/Среднегодовые широтные распределения радиации (Вт/м2):поглощенной солнечной, излученной длинноволновойи их разницаСуществует поток тепла от экватора к полюсамБлоки климатической системы(проявление сезонных колебаний)Атмосфера в целомМалоинерционный блок,приспосабливающийся ксостоянию океана и сушиMасса=1Теплоемкость = 1.1Самое инерционное звено+ ледяные щитывысокая тепловаяинерцияВерхнийВерхний«деятельный» слой «деятельный»океана ~250 мслой суши ~10 мМасса = 16.4Теплоемкость = 77Mасса=0.55Теплоемкость = 0.5 Термин КЛИМАТ (в переводе с греческого –«наклон») ввел древнегреческий астрономГиппарх, который разделил Землю на 5 широтныхзон: полярные, умеренные и тропическую, которыеразличаются наклоном солнечных лучей.Гиппарх из Никеи(190-120 гг.до н.э.) –древнегреческийастроном, географ иматематик Александр фон Гумбольт добавил к«наклону» влияние подстилающейповерхности океана и суши на атмосферуАлександр фон Гумбольт(1769-1859 гг.)– немецкий учёныйэнциклопедист, физик,метеоролог, географ,ботаник, зоолог ипутешественник Василий Вас.

Докучаев развил и детализировалпредставления о широтной, а затем ивертикальной, зональности поверхности суши.Построены климатические карты – средниетемпературы, осадки, давление для различныхсезонов и среднегодовые.Василий ВасильевичДокучаев (1846-1903 гг.)– русский ученый,основатель современногонаучного почвоведения икомплексногоисследования природы Погода – мгновенное состояние атмосферы Климатом называется статистическийансамбль состояний, проходимыхклиматической системой «Океан-СушаАтмосфера» за период в несколькодесятилетий (~30 лет) Климат НЕ ЯВЛЯЕТСЯ некоторымустойчивым средним состоянием,флуктуации которого - второстепенныехарактеристики Климат подвержен хаотичной изменчивости"Does theFlap of aButterfly'sWings inBrazil SetOff aTornado inTexas?"Эдвард Нортон Лоренц(1917-2008) —американский математики метеоролог, один изосновоположников теориихаоса, автор эффектабабочки, аттрактораЛоренцаЦиклы Миланковича1.

Эксцентриситет орбиты:0.0007-0.0658 с периодами100 и 400 тыс. лет2. Наклон земной оси: 22.1о-24.5о спериодом 41 тыс. летМилутин Миланкович(1879-1958 гг.)сербский математик,создавшийматематическуютеорию климата3. Прецессия: 23 тыс. лет(климатическая прецессия –вариации направления осивращения Земли относительноплоскости орбиты)Эксцентриситет орбиты:0.0007-0.0658 с периодами100 и 400 тыс. летНаклон земной оси:22.1о-24.5о с периодом41 тыс. летПрецессия: 23 тыс. лет(климатическая прецессия – вариациинаправления оси вращения Землиотносительно плоскости орбиты)Q() " Экцентриситет"" Наклон оси"" Прецессия"средняяинсоляция нашироте 1 ( t )эквивалентнаяширотаастрономическаяэпохаQ(1 ( t ))  Q()Расчет вариаций «эквивалентной широты» (65oN) за 1 млн.

летРасчеты соответствуют палеоданнымо хронологии ледниковых периодов!никак не связано сциклами Миланковича!Малый ледниковый период (XIV—XIX века)Питер Брейгель(1565 г.)ЭлементыгеофизическойгидродинамикиГеофизическая гидродинамика –динамика бароклинной жидкости (газа)в поле силы тяжести на неравномернопрогретой, вращающейся сфере (геоиде)Классическая гидродинамикабароклиннаяжидкость  (p, T, ...)баротропнаяжидкость  (p)баротропнаяжидкость  (p)легкая жидкостьgтяжелая жидкостьT1>T2В баротропной жидкости (газе) температурныеградиенты не приводят к возникновению течений!ВлияниевращенияЗемлиGaspard-Gustave de CoriolisFrench, Mathematics, Physics1792-1843FКор  2mv  Геофизическая гидродинамика –динамика бароклинной жидкости (газа)в поле силы тяжести на неравномернопрогретой, вращающейся сфере (геоиде)Большинство крупномасштабных течений атмосферыи гидросферы происходят в условиях баланса сил:по вертикали:гидростатический баланссила градиента давления = сила тяжестипо горизонтали:геострофический баланссила градиента давления = сила КориолисаУстойчивостьстратификацииСтратификация –(лат.

stratum настил слой+ facere делать)распределение по вертикали слоев воды иливоздуха с различной плотностью, температурой,соленостью, etc.Геофизическая гидродинамика –динамика бароклинной жидкости (газа)в поле силы тяжести на неравномернопрогретой, вращающейся сфере (геоиде)Большинство крупномасштабных течений атмосферыи гидросферы происходят в условиях баланса сил:по вертикали:гидростатический баланссила градиента давления = сила тяжестипо горизонтали:геострофический баланссила градиента давления = сила КориолисаNУстойчивостьmgNМалыевозмущениянарастают современемМалыевозмущениязатухаютmgСтратификацияустойчива?zx00ygρСтратификацияустойчива?zgρzFАрхFАрх  mggmgρРазница сил возвращает частицув исходное положениеzFАрхFАрх  mggmgρРазница сил возвращает частицув исходное положениеzFАрхmgFАрх  mggρzFАрхFАрх  mggmgρРазница сил способствует удалениючастицы от положения равновесияzgFАрхFАрх  mgmgρРазница сил способствует удалениючастицы от положения равновесияzgFАрхmgFАрх  mgρКритерий устойчивостиустойчивоесостояниенейтральноесостояниеdddz00dz?неустойчивоесостояниеddz0Нейтральное состояниеz  0 , T  T00 , T0  0 , T  T0pНейтральное состояниеdd(p(z))ddpd      dz нейтр  dz s  dz s  dp s dz d    1 dp  c 2 sскоростьзвукаddzdpнейтрdzgc g2законгидростатикиКритерий устойчивостиустойчивоесостояниенейтральноесостояние d   dz  dz s d   dz  dz sdddzнейтрdgc2 d    dz  sнеустойчивоесостояние d   dz  dz sdадиабатическийградиентЧастота малых колебаний устойчивостратифицированной жидкости (газа)zПри ее смещении частицыжидкости по вертикали на zизменяются:z0+z1.

Плотностьокружающей средыz02. Плотность самойчастицыρ0ρm z  FАрх  mgdV  dxdydzdV z  dVg среды   частицы z  g среды   частицы  / среды  0 ddzz частицы d  0    z dz s d  d  gz      z  0    dz  dz s  d  d  gz      z  0    dz  dz s z  N z  02ЧастотаВяйсяляБрентаgdd2N         dz  dz s илиg  d g N     2  dz c 2в океане / атмосфере41N ~ 10  10 Гцz  N z  02g  d g N     2  dz c N – действительная величинаУстойчиваястратификацияz( t )  A  sin( N  t )  B  cos( N  t )N – мнимая величинаНеустойчиваястратификацияz( t )  A  exp( N  t )  B  exp( N  t )ТермогравитационнаяконвекцияКонвективные ячейки Бенара свосходящим потоком в центреКонвективной неустойчивостьюназывается неустойчивость вгазовой или жидкой среде,находящейся в поле силы тяжести,которая пронизывается потокомтепла в направлениипротивоположном вектору ggzT1  T  T2  T1zddT(z)  T2  T1dzr0z  T2T1T2d   TT2T - плотность;  - вязкость;  - температуропроводность; - коэффициент объемного температурного расширенияFА  mg  g   V ~ g   rFС  6   r U ~   r U3FАрхимедаFА  mg  FC22 g rg r (T2  T1 )U~z dFСтоксаT2  T1zmgddz z ~2g  (T2  T1 ) rU?d z ~g  (T2  T1 ) rT zRa ?2g  (T2  T1 ) r4 [ м 2 / с]Температуропроводность dg  (T2  T1 ) dT~r2r~d3?ЧислоРэлеяВода1м1см1ммT2  T1 ~ 107 oCT2  T1 ~ 10 1 o CoT2  T1 ~ 100 CАбсолютнаяустойчивость!Нейтральные кривые для конвекции Рэлеяa1.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций