Nhập môn hoàn lưu khí quyển - ( ĐH Quốc Gia HN ) - Chương 5

Những nhiễu động tức thời miền ôn đới5.1 Quy mô thời gian của chuyển động khí quyểnHoàn l-u khí quyển thực chất là không có tính dừng; nhiễu động có thể xảy ra ở tất cả các quy mô thời gian. Trong ch-ơng tr-ớc đã chỉ ra rằng các dòng nhiệt, động l-ợng và các dạng dòng khác đ-ợc vận chuyển bởi những quá trình tức thời đóng một vai trò rất quan trọng trong việc xác định quy mô thời gian của hoàn l-u khí quyển trung bình. Mục tiêu của ch-ơng này là mô tả các quá...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nhập môn hoàn lưu khí quyển - ( ĐH Quốc Gia HN ) - Chương 5 Ch−¬ng 5. Nh÷ng nhiÔu ®éng tøc thêi miÒn «n ®íi5.1 Quy m« thêi gian cña chuyÓn ®éng khÝ quyÓn Hoμn l−u khÝ quyÓn thùc chÊt lμ kh«ng cã tÝnh dõng; nhiÔu ®éng cã thÓ x¶y ra ëtÊt c¶ c¸c quy m« thêi gian. Trong ch−¬ng tr−íc ®· chØ ra r»ng c¸c dßng nhiÖt, ®éngl−îng vμ c¸c d¹ng dßng kh¸c ®−îc vËn chuyÓn bëi nh÷ng qu¸ tr×nh tøc thêi ®ãng métvai trß rÊt quan träng trong viÖc x¸c ®Þnh quy m« thêi gian cña hoμn l−u khÝ quyÓntrung b×nh. Môc tiªu cña ch−¬ng nμy lμ m« t¶ c¸c qu¸ tr×nh nμy víi c¸c quy m« thêigian kh¸c nhau vμ ®Ò cËp tíi c¬ chÕ lμm t¨ng t¸c ®éng cña nh÷ng qu¸ tr×nh nμy. V×khÝ quyÓn cã kho¶ng biÕn ®æi vÒ quy m« kh«ng gian lín, tõ quy m« ph©n tö tíi quy m«toμn cÇu, do ®ã hoμn l−u khÝ quyÓn còng biÕn ®æi lín trong quy m« thêi gian, tõkho¶ng vμi gi©y ®èi víi c¸c xo¸y rèi nhá ®Õn quy m« thêi gian cã tÝnh ®Þa chÊt ®èi víinh÷ng biÕn ®æi khÝ hËu. Mét sè tÇn sè quan s¸t ®−îc cã quan hÖ trùc tiÕp víi tÇn sè cña nh÷ng t¸c ®éngmang tÝnh chu kú. Ch¼ng h¹n nh−, biÕn tr×nh ngμy vμ nöa ngμy cña nhiÖt ®é vμ giãg¾n liÒn víi biÕn tr×nh ngμy cña l−îng nhiÖt ®èt nãng do mÆt trêi. C¸c “triÒu nhiÖt ®é”nμy rÊt quan träng trong phÇn trªn cña khÝ quyÓn vμ cã thÓ ph¸t hiÖn thÊy ë khÝquyÓn tÇng thÊp. Quan träng h¬n lμ chu tr×nh n¨m cña bøc x¹ cã hiÖu øng ®èi víihoμn l−u khÝ quyÓn quy m« lín. Chu tr×nh mïa cña c¸c ®¹i l−îng khÝ t−îng ¶nh h−ëngtíi hÇu hÕt mäi miÒn trªn Tr¸i §Êt. Tuy nhiªn, bªn c¹nh nh÷ng chu kú do t¸c ®éng bªn ngoμi nh− vËy, b¶n th©n dßngkhÝ trong khÝ quyÓn còng sinh ra c¸c d¹ng quy m« thêi gian bªn trong nã. Nh÷ngchuyÓn ®éng sãng kh¸c nhau cã c¸c tÇn sè ®Æc tr−ng trong khi nh÷ng nhiÔu ®éngkh«ng mang tÝnh chu kú, bÊt th−êng ph¸t sinh tõ nh÷ng ®Æc tÝnh rèi, tùa rèi cñanh÷ng dßng khÝ trong khÝ quyÓn. T¹i sao nh÷ng dao ®éng bÊt quy t¾c nh− vËy l¹i ph¸tsinh ë mét vÞ trÝ nμo ®ã trong khÝ quyÓn, ®ã lμ mét c©u hái rÊt lý thó. C©u tr¶ lêi tængqu¸t ®ã lμ dßng trung b×nh theo thêi gian lμ bÊt æn ®Þnh ®èi víi c¸c nhiÔu cã biªn ®énhá. Tuy nhiªn, dßng trung b×nh duy tr× nh− thÕ nμo ë tr¹ng th¸i bÊt æn ®Þnh? T¹i saosù bÊt æn ®Þnh ®ang ph¸t triÓn l¹i kh«ng ph¸ vì nh÷ng gradien t¹o ra bÊt æn ®Þnh nh−gradien cña ®é ®øt vμ nhiÖt ®é mμ l¹i ®Ó khÝ quyÓn ë tr¹ng th¸i gÇn nh− æn ®Þnh,phiÕm ®Þnh? §©y lμ nh÷ng c©u hái mμ ta sÏ ph¶i quay trë l¹i trong môc 7.4. Trong ch−¬ng nμy sÏ nghiªn cøu c¸c ®Æc tÝnh “tøc thêi” nμy cña c¸c dßng khÝ trongkhÝ quyÓn. Ta sÏ bμn ®Õn c¸c ®Æc tÝnh nμy ®−îc h×nh thμnh nh− thÕ nμo vμ chóng®ãng gãp nh− thÕ nμo ®èi víi sù vËn chuyÓn nhiÖt vμ c¸c ®¹i l−îng kh¸c xung quanhTr¸i §Êt. Ta sÏ minh ho¹, diÔn gi¶i nh÷ng hÖ thèng thêi tiÕt riªng biÖt ®ãng gãp nh−- 107 -thÕ nμo vμo hoμn l−u khÝ quyÓn toμn cÇu. Trong ch−¬ng tr−íc ®· l−u ý r»ng hoμn l−uHadley lμm gi¶m gradien nhiÖt ®é ë vïng nhiÖt ®íi nh−ng l¹i lμm t¨ng gradien nhiÖt®é vμ ®é ®øt giã ngang ë miÒn «n ®íi. C¸c qu¸ tr×nh tøc thêi ë miÒn «n ®íi lμm gi¶mgradien nhiÖt ®é ë ®©y vμ vËn chuyÓn nhiÖt, ®éng l−îng tõ miÒn cËn nhiÖt ®íi tíi miÒnvÜ ®é cao. H×nh 5.1. MÆt c¾t th¼ng ®øng theo khÝ ¸p-vÜ ®é cña ®éng n¨ng xo¸y tøc thêi (a) Tõ th¸ng 12 ®Õn th¸ng 2 vµ (b) Tõ th¸ng 6 ®Õn th¸ng 8. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®−êng ®¼ng trÞ lµ 25m2s-2; vïng t« ®Ëm chØ gi¸ trÞ v−ît qu¸ 300m2s-2 theo 6 n¨m sè liÖu cña trung t©m Dù b¸o thêi tiÕt h¹n võa Ch©u ¢u. Tr−íc khi bμn mét c¸ch chi tiÕt vÒ c¸c quy m« chiÕm −u thÕ còng nh− d¹ng cñac¸c qu¸ tr×nh tøc thêi trong khÝ quyÓn, ta h·y xem xÐt c¸c ®Æc tÝnh cña tÇn sè vμ sèsãng cña nh÷ng qu¸ tr×nh tøc thêi th¸m s¸t ®−îc. Nh¾c l¹i mét chó ý ®· nªu trongCh−¬ng 2 trong ®ã trung b×nh thêi gian cña mét ®¹i l−îng bÊt kú Q ký hiÖu lμ Q , ®élÖch so víi vÞ trÝ trung b×nh ký hiÖu lμ Q’. §éng n¨ng cña nh÷ng xo¸y rèi tøc thêi lμ 1 2 2 K   u  v  (5.1) 2  MÆt c¾t theo khÝ ¸p-vÜ ®é trªn H×nh 5.1 biÓu diÔn sù ph©n bè trung b×nh vÜ h−íngcña ®éng n¨ng xo¸y ë tÊt c¶ c¸c quy m« thêi gian. Nh÷ng qu¸ tr×nh nμy rÊt nhá ëmiÒn nhiÖt ®íi nh−ng l¹i rÊt quan träng ®èi víi miÒn «n ®íi víi nh÷ng gi¸ trÞ cùc ®¹i®¹t ®−îc gÇn ®Ønh tÇng ®èi l−u vμ vÒ phÝa cùc tíi t©m dßng xiÕt cËn nhiÖt ®íi. Nh÷ngqu¸ tr×nh tøc thêi nμy trë nªn yÕu h¬n khi di chuyÓn vÒ phÝa cùc. C¸c qu¸ tr×nh nμy vÒmïa ®«ng m¹nh h¬n mïa hÌ; chu tr×nh mïa nμy lμ mét dÊu hiÖu râ ë B¾c B¸n CÇu.- 108 -Nh÷ng gi¸ trÞ lín h¬n còng ®−îc quan s¸t thÊy ë tÇng b×nh l−u, gÇn miÒn xÝch ®¹o vμmiÒn vÜ ®é cao ë b¸n cÇu mïa ®«ng. H×nh 5.2. §éng n¨ng xo¸y tøc thêi mùc 250hPa trong thêi kú th¸ng 12-th¸ng 2 ë B¾c B¸n CÇu. (a) §éng n¨ng xo¸y tøc thêi tæng céng, kho¶ng gi÷a c¸c ®−êng ®¼ng trÞ lµ 50m2s-2 víi vïng t« ®Ëm lµ c¸c gi¸ trÞ v−ît qu¸ 300m2s-2. §éng n¨ng xo¸y tøc thêi t¹i mùc 250hPa thêi kú th¸ng 12-th¸ng 2 ë B¾c ...