واگرایی منفی یا همگرایی

واگرایی:

واگرایی خاصیت مایعات از جمله جو است. این اصطلاح به دو روش استفاده می شود: به طور کلی ، این اصطلاح شامل واگرایی و همگرایی است و به گسترش یا کوچک شدن ناحیه ای از مایعات اشاره دارد. هنگامی که واگرایی مثبت است ، گفته می شود جریان واگرا است:

واگرایی: (+) - خروج خالص از منطقه مایع

هنگامی که واگرایی منفی است ، گفته می شود جریان همگرا است:

همگرایی: (-)-ورود خالص به منطقه مایعات

در یک ستون هوا ، جریان در بعضی از سطوح واگرا خواهد بود ، در حالی که در سطوح دیگر همگرایی خواهد بود.

اگر در یک ستون واگرایی خالص وجود داشته باشد ، جریان خالص وجود دارد ، وزن ستون را کاهش می دهد و از این رو فشار در سطح را کاهش می دهد- فرم مرکز فشار کم.

اگر همگرایی خالص در یک ستون وجود داشته باشد ، جریان خالص وجود دارد ، افزایش وزن ستون ، افزایش فشار در سطح- فرم های مرکز فشار بالا.

• اگر واگرایی در بالا از همگرایی پایین تر از پایین باشد ، فشار سطح کاهش می یابد و طوفان "عمیق" می شود.

• اگر همگرایی در لایه های پایین از واگرایی در بالا فراتر رود ، فشار سطح افزایش می یابد و طوفان تضعیف می شود.

• اگر این دو برابر باشند ، مرکز فشار کم فشار پایدار را حفظ می کند.

جایی که D = واگرایی V = سرعت باد = جهت باد S = فاصله در طول جهت جریان n = فاصله در جهت جریان

سیستم مختصات طبیعی همیشه با جهت گیری جریان خط می کند ، بنابراین دائماً در حال تغییر جهت است: جهت "S" همیشه مماس و موازی با جهت جریان در هر نقطه معین است.

جهت "N" همیشه عمود بر جهت جریان در هر نقطه معین است.

معادله واگرایی را می توان به شکل "تفاوت محدود" تقریب داد:

در کلمات ، این بدان معنی است که اصطلاح اول تغییر سرعت باد در طول جهت جریان است ، در حالی که اصطلاح دوم نشان دهنده تغییر جهت باد در جهت جریان است. چهار مثال نشان داده شده در شکل زیر را در نظر بگیرید: دوره دوم دوره دومدوره اول:

وزش باد در امتداد جهت جریان باعث خروج خالص یا واگرایی سرعت می شود.

کاهش باد در امتداد جهت جریان باعث ایجاد جریان خالص یا همگرایی سرعت می شود.

جهت های باد در سراسر جریان که از هم جدا می شوند ، جریان خروجی خالص یا واگرایی جهت را ایجاد می کنند.

جهت های باد در سراسر جریان در حال جمع شدن باعث ایجاد جریان خالص یا همگرایی جهت می شود.

از آنجا که واگرایی خالص یا کل ، مجموع هر دو شرایط معادله است ، هم واگرایی سرعت و هم واگرایی جهت باید در تعیین اینکه آیا نتیجه کلی در یک مکان واگرا است یا همگرا در نظر گرفته شود.

اگر نتیجه مثبت باشد ، میدان باد واگرا است.

اگر نتیجه منفی باشد ، میدان باد همگرا است.

در حقیقت ، در میدان باد جوی ، این دو اصطلاح معمولاً از علامت متضاد هستند ، یعنی یک اصطلاح معمولاً واگرایی را نشان می دهد در حالی که اصطلاح دیگر همگرایی را نشان می دهد. این می تواند به شرح زیر تجسم شود:

از آنجا که مسیرهای باد به یک فضای باریک تر (تلاقی یا همگرایی جهت دار) همگرا می شوند ، باد نیز در امتداد جهت جریان سرعت می یابد. نمی توان با چشم گفت که آیا این میدان بادی همگرا است یا واگرا-باید اندازه گیری شود.

در عمل ، اندازه گیری دقیق واگرایی دشوار است ، زیرا این تفاوت کمی از مقادیر زیاد است. خطاهای نسبتاً كوچك در اندازه گیری باد می تواند به خطاهای بزرگ در محاسبه واگرایی ترجمه شود.

چرا کسی به هر یک از اینها اهمیت می دهد؟

از آنجا که میدان واگرایی از نزدیک با میدان حرکتی عمودی جوی ارتباط دارد و میدان حرکتی عمودی تعیین می کند که آیا ما هوای آفتابی ، خوش خیم یا هوای ابری و طوفانی خواهیم داشت.

واگرایی در بالا با همگرایی در سطح منجر به حرکت عمودی به سمت بالا هوا (در حال افزایش) و آب و هوای ابری می شود ، در صورت وجود رطوبت کافی.

همگرایی در بالا با واگرایی در سطح منجر به حرکت هوای عمودی رو به پایین (غرق شدن یا فرونشست) و هوای پاک تر می شود:

از نظر نقشه های سطح بالایی مانند نمودار 300 مگابایتی ، یک الگوی واگرایی معمولی در اطراف یک موج موج کوتاه ممکن است مانند این ظاهر شود ، با واگرایی پیش از خط فرورفتگی و همگرایی پشت آن: از آنجا که مرکز واگرایی سطح بالایی در شرق از شرق وجود دارد300 مگابایت از طریق آن ، به احتمال زیاد یک مرکز فشار کم در زیر آن مکان در سطح شکل می گیرد. این امر به این دلیل است که واگرایی یک جریان خالص است که هوا را از ستون خارج می کند. همچنین اینگونه است که مراکز فشار کم در سطح حرکت می کنند: آنها به دلیل همگرایی سطح بالایی و اصلاحات در پایین دست (W/R به جریان جت جریان) در پاسخ به حرکت مرکز واگرایی سطح بالا ، به طور مداوم "در حال پر کردن" هستند. در حال حرکت به جلو از موج کوتاه ، تقریباً مانند جاروبرقی.

گرداب نسبی:

گرداب نسبی اندازه گیری چرخش در حدود یک محور عمودی در یک بسته هوا است. چرخش می تواند سیکلونیک (خلاف جهت عقربه های ساعت در نیمکره شمالی) یا ضد سیکلونیک (در جهت عقربه های ساعت در N. hem.) باشد.

سیستم های طوفان (مناطق کم فشار) بزرگتر از رعد و برق به طور معمول با گرداب نسبی سیکلونیک و مناطق فشار بالا توسط گرداب نسبی آنتی سیکلونیک مشخص می شوند.

رعد و برق در حال چرخش (مزوسیکلون ها یا سوپر سلول ها) می توانند به صورت چرخه ای یا ضد سیکلونیک بچرخند اما ترجیحاً سیکلونیک مانند گردبادها هستند.(برای اطلاعات در مورد یک گردباد نادر آنتی سیکلونیک [برای تصاویر به پایین بروید] اینجا را کلیک کنید).

گرداب به عنوان مثبت (+) برای چرخش سیکلونیک تعریف می شود.

گرداب به عنوان چرخش ضدیسکیلون به عنوان منفی (-) تعریف می شود.

گرداب نسبی را می توان با معادله گرداب در مختصات طبیعی بیان کرد:

در جایی که V سرعت باد R شعاع انحنای یک خط ساده است (یک مسیر فوری مماس به جریان) n جهت متقابل (عمود بر جریان) است.

این می تواند به صورت اختلاف محدود توسط

اولین اصطلاح معادله گرداب یا چرخش یک بسته به دلیل حرکت در یک مسیر خمیده است و اصطلاح انحنای نامیده می شود. شعاع انحنای هنگامی که جریان به صورت سیکلونیک خمیده می شود ، مانند یک ناحیه فشار کم ، مثبت تعریف می شود. با نگاه به پایین دست (در زیر سمت چپ) ، منحنی های جریان سیکلونیک به سمت چپ در نیمکره شمالی:

شعاع انحنای هنگامی که جریان به صورت ضد سیکلونیک خمیده می شود ، به عنوان یک ناحیه فشار زیاد ، منفی تعریف می شود. با نگاهی به پایین دست (بالاتر از سمت راست) ، منحنی های جریان ضد سیکلونیک در سمت راست در نیمکره شمالی.

اصطلاح دوم معادله گرداب به عنوان اصطلاح برشی شناخته می شود و چرخش یک بسته ناشی از تغییر سرعت باد در جهت جریان را توصیف می کند: در نیمکره شمالی ، گرداب سیکلونیک هنگامی اتفاق می افتد که برشی یک چرخش خلاف جهت عقربه های ساعت را به یک چرخش می دهدبسته

گرداب ضد سیکلونیک زمانی اتفاق می افتد که برشی چرخش عقربه های ساعت را به یک بسته منتقل می کند.

دو اصطلاح معادله گرداب ممکن است از یک علامت یکسان باشد و یکدیگر را تقویت کند ، یا ممکن است از علامت مخالف باشند و تمایل به لغو یکدیگر دارند. در جدول زیر برخی از امکانات برای موارد نیمکره شمالی در نزدیکی جریان جت خلاصه شده است:

گرداب مطلق:

در نقشه های خروجی مدل سرویس هواشناسی ملی، نمودارهای گردابی 500 مگابایتی دارای گردابه مطلق هستند، نه گرداب نسبی. گرداب مطلق مجموع گردابه نسبی و گرداب سیاره ای است:

گرداب مطلق = گرداب نسبی + گرداب سیاره ای

گرداب سیاره ای گردابی است که در اثر چرخش زمین به جو منتقل می شود. از آنجایی که ما فقط چرخش را حول محور عمودی محلی در نظر می گیریم، گرداب سیاره ای حداکثر در قطب ها و صفر در استوا است، جایی که هیچ چرخشی سیاره ای حول محور عمودی وجود ندارد (خود محور به صورت دور زمین به دور زمین حرکت می کند. زمین می چرخد، اما هیچ جزء چرخش در اطراف عمود محلی ندارد).

با نگاه کردن به قطب شمال، زمین در خلاف جهت عقربه های ساعت می چرخد، بنابراین گرداب سیاره ای مثبت یا گردابی است.

مقادیر گردابی نسبی تقریباً همیشه کمتر از مقادیر گردابی سیاره ای است، بنابراین گرداب مطلق تقریباً همیشه مثبت است. بنابراین در نمودارهای ارتفاع/گرداب 500 مگابایتی، مقادیر گرداب همیشه مثبت است. گرداب مطلق در نمودارها در واحدهای [x1 0-5 se c-1] داده شده است.

حداقل ها در میدان گردابه مطلق (معمولاً با "N" در آن نقشه ها نشان داده می شوند) مراکز گردابی نسبی پاد سیکلونی را نشان می دهند.

حداکثر در میدان گردابه مطلق (معمولاً با "X" در آن نقشه ها نشان داده می شود) مراکز گردابی نسبی دوره گردی را نشان می دهد.

حداکثر گردابی مطلق در نمودار ارتفاعات/گردابی 500 مگابایتی موقعیت امواج کوتاه را نشان می دهد. هنگامی که چندین کانتور گردابی در اطراف خود داشته باشند، می توانند به عنوان امواج کوتاه قابل توجهی شناخته شوند. در زیر تصویری از حداکثر گردابی یک موج کوتاه 500 مگابایتی نشان داده شده است:

توجه داشته باشید که یک ناحیه فرارفت گردابی مثبت (PVA) جلوتر از محور فرورفتگی موج کوتاه وجود دارد.

ناحیه ای از فرارفت گردابی منفی (NVA) در پشت محور فرورفتگی موج کوتاه وجود دارد.

قطعات هوا که با باد حرکت می کنند سریعتر از حرکت الگوی گردابی حرکت می کنند، بنابراین آنها در الگو حرکت می کنند. همانطور که بسته ها از پشت به حداکثر گردابی نزدیک می شوند، در ناحیه NVA "بالا می چرخند". این چرخش با همگرایی سطح بالایی (به دلیل حفظ مجدد تکانه زاویه ای) و در نتیجه حرکت هوای عمودی رو به پایین در زیر همراه است که معمولاً منجر به هوای صاف تر می شود.

پس از اینکه بسته از حداکثر گردابه (حداکثر چرخش) عبور کرد، در ناحیه PVA جلوتر از فرورفتگی شروع به "چرخش" می کند. این چرخش به پایین با واگرایی سطح بالایی و در نتیجه حرکت هوای عمودی رو به بالا در پایین مرتبط است که احتمالاً منجر به ابر و بارش می شود.