Динамическая метеорология
Уровень шероховатости как уровень, на котором средняя скорость потока равна нулю. Особенности расчета значения динамической скорости, турбулентных потоков тепла и влаги. Рассмотрение основных способов определения шероховатости подстилающей поверхности.
| Рубрика | География и экономическая география |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.03.2016 |
| Размер файла | 438,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1.Приземный слой атмосферы
В приземном слое, характеризуемом постоянством по высоте значений турбулентных потоков количества движения , тепла и влаги , при стратификации, близкой к нейтральной, справедливы следующие распределения коэффициента турбулентности , скорости ветра , потенциальной температуры воздуха и массовой доли водяного пара по высоте:
где - масштаб длины Монина-Обухова; - некоторый фиксированный уровень; ,- постоянные величины; - динамическая скорость. Остальные обозначения приняты в соответствии с обозначениями в учебнике /1/ и задачнике /2/.
При наличии градиентных наблюдений на двух уровнях и формулы (2.1)-(2.4) позволяют рассчитать значения динамической скорости, турбулентных потоков тепла и влаги (скорость испарения), а также определить значения и коэффициентов турбулентности на любой другой высоте в приземном слое атмосферы.
При этом значение величины L c достаточной точностью определяется соотношением:
Следует отметить, что при малых разностях высот разность значений потенциальной температуры может быть заменена разностью значений обычной температуры:
.
При нейтральной стратификации вертикальные профили u(z) и q(z) принимают вид чисто логарифмической зависимости.
Задача 1. Рассчитать значение динамической скорости, а также значение температуры на высоте 10 м, используя данные градиентных измерений:
|
z |
м |
0,5 |
4,0 |
|
|
u |
м/с |
5,0 |
6,2 |
|
|
t |
20,0 |
19,0 |
Решение. Значение динамической скорости может быть определено из линейно-логарифмического профиля (2.2):
При использовании данной формулы предварительно необходимо рассчитать значение величины L в соответствии с формулой (2.5). Значение средней температуры в параметре плавучести необходимо выражать в шкале Кельвина.
Согласно исходным данным,
; ; .
Определяем значение L, использую формулу (2.5):
.
Далее определяем :
Значение температуры на любой другой высоте в пределах приземного слоя можно определить, если использовать формулу (2.3), записать с ее помощью разности и и взять их отношение. Тогда получим:
Из последнего соотношения находим одну неизвестную величину . Ответ: , Примечание: при необходимости данные градиентных измерений температуры воздуха и рассчитанные значения динамической скорости дают возможность использовать формулу (2.3) для определения значения турбулентного потока тепла.
Задача 2. Определить шероховатость подстилающей поверхности и динамическую скорость по следующим данным градиентных наблюдений при равновесных условиях:
|
z |
м |
0,5 |
1,0 |
2,0 |
4,0 |
|
|
u |
м/с |
3,0 |
3,6 |
4,1 |
4,9 |
Плотность воздуха принять равной 1,3 кг/м3.
Решение. Формулы (2.1) - (2.4) остаются справедливы и при нейтральной стратификации. При этом необходимо положить (так как по условию задачи ). Формула (2.2) позволяет определить величину по измерениям скорости ветра на двух уровнях. Однако следует иметь в виду, что градиентные измерения производятся недостаточно точно и включают в себя различного рода погрешности. Поэтому , рассчитанные при выборе разных пар уровней, неизбежно будут отличаться друг от друга. При наличии градиентных измерений более чем на двух уровнях следует применить для решения задачи графический метод. Суть метода заключается в том, что зависимость скорости ветра (и массовой доли водяного пара) в соответствии с формулой (2.2) при нейтральной стратификации представляют собой линейную функцию от аргумента :
.
Это означает, сто график зависимости u(y) должен представлять собой прямую линию во всем приземном слое (более подробно см. в /1/).
Построим такой график в соответствии с данными градиентных наблюдений:
|
z |
0,5 м |
1 м |
2 м |
4 м |
|
|
ln z |
0,69 |
0,0 |
0,69 |
1,37 |
|
|
u |
3,0 |
3,6 |
4,1 |
4,9 |
Через точки, соответствующие данным измерений проводим прямую линию (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Зависимость скорости ветра от логарифма высоты в приземном слое
Как известно, коэффициент при аргументе y в линейной зависимости представляет собой угловой коэффициент прямой, т.е. тангенс ее угла наклона по отношению к оси y, и определяется как отношение приращения функции (на графике) к соответствующему приращению аргумента Дy. Очевидно, что чем больше при этом выбран расчетный треугольник, тем точнее будет результат. Для расчета удобно выбрать треугольник AOB.
Тогда:
.
Отсюда:
Уровень шероховатости поверхности определяется также из графика. В соответствии с определением уровень шероховатости представляет собой уровень, на котором средняя скорость потока равна нулю. Следовательно, на графике уровню шероховатости соответствует точка пересечения прямой u(y) с осью y.
В данном случае ,
Ответ: ,
шероховатость турбулентный динамический
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Метеорология - наука о строении и свойствах земной атмосферы и совершающихся в ней физических процессах. Понятие и характеристики ветра, его виды. Природа воздушного потока, особенности его формирования. Анемометр как прибор для измерения скорости ветра.
контрольная работа [16,6 K], добавлен 21.09.2012Уровень жизни: сущность, минимальные социальные стандарты. Показатели качества жизни. Критерии качества жизни. Уровень и качество жизни в Красноярском крае. Тенденции в социально-экономическом развитии края. Уровень жизни населения г. Минусинска.
курсовая работа [389,2 K], добавлен 19.05.2008Силы, действующие в атмосфере. Порядки величин метеорологических элементов. Политропические изменения термодинамического состояния воздуха. Изменение состояния влажного воздуха. Абсолютный и относительный геопотенциал. Поверхности раздела в атмосфере.
методичка [779,9 K], добавлен 22.06.2015Понятие "уровень жизни населения", его составляющие. Социальные нормативы и потребности. Задачи изучения уровня жизни. Характеристика уровня развития здравоохранения. Оценка предоставления услуг учреждениями образования. Региональная дифференциация.
реферат [198,1 K], добавлен 10.03.2009Формы влаги в почве в зависимости от подвижности воды. Почвенная вода как фактор плодородия и урожайности растений. Уровень грунтовых вод и его колебания. Распределение капиллярно-подвешенной воды в однородных по гранулометрическому составу грунтах.
контрольная работа [189,6 K], добавлен 05.07.2014Рассмотрение факторов формирования климата: географическое положение, особенности рельефа, свойства подстилающей поверхности, радиационный баланс и циркулярные процессы. Характеристика климатических условий холодного и теплового периодов в России.
реферат [39,7 K], добавлен 21.04.2010Основные условия, определяющие структуру и физические свойства снежного покрова. Влияние характера подстилающей снег поверхности и температурного режима внутри снежного покрова. Экстремальные и средние значения высоты снежного покрова Пермского края.
курсовая работа [677,5 K], добавлен 21.02.2013Географическое расположение и общая характеристика Гонконга. Особенности климата региона. Численность населения и уровень использования путунхуа — официального наречия материкового Китая. Уровень развития экономики и транспортной системы Гонконга.
презентация [333,2 K], добавлен 10.09.2013Факторы, определяющие особенности погоды: географическое положение, циркуляция воздушных масс и характер подстилающей поверхности. Общие черты климата Астраханской области. Оценка годового хода климатических элементов. Характеристики сезонов года.
курсовая работа [75,0 K], добавлен 21.12.2010Географическое положение, природные ресурсы и месторождения района. Численность и уровень жизни населения. Характеристика отраслей рыночной специализации Западной Сибири. Уровень их экономического развития. Особенности и структура сельского хозяйства.
контрольная работа [17,1 K], добавлен 13.12.2014Рассмотрение первых приборов по изучению метеорологии и погодных явлений. Особенности современного этапа развития метеорологии. Ученые, повлиявшие на развитие современной метеорологии. Рассмотрение связи современной метеорологии и гражданской авиации.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 12.03.2023История современного Монако. Географическое положение Монако и государственное устройство страны. Население, средняя продолжительность жизни, уровень грамотности, религия Монако. Культура, искусство, вооружённые силы и экономическое развитие страны.
презентация [2,6 M], добавлен 02.04.2012Географическое положение, природные условия и ресурсы Мурманской области. Население и трудовые ресурсы региона, его отраслевая структура. Занятость, безработица и уровень жизни. Уровень экономического развития в Мурманской и Новгородской областях.
курсовая работа [799,8 K], добавлен 09.06.2014Понятие, сущность и признаки урбанизации, ее уровень развития в России. Анализ основных отличий городов от сельских поселений. Особенности развития субурбанизации границы городских агломераций. Классификация, признаки и проблемы городских поселений.
реферат [22,1 K], добавлен 10.01.2010Общие сведения о Перу, административно-территориальное деление. Особенности природно-ресурсного потенциала Перу. Привычки и уровень жизни населения. Экономическая система страны и внешнеэкономические связи Перу. Национальные особенности государства.
реферат [32,6 K], добавлен 09.10.2011Географическое положение и климат Архангельской области. Минерально-сырьевая база и полезные ископаемые. Развитие экономики в 2010 году. Достопримечательности Архангельской области. Уровень жизни и доходы населения. Производство основных видов продукции.
реферат [30,5 K], добавлен 28.04.2011Проектирование имитации прорыва ледяной плотины с помощью последней версии специальной компьютерной программы HEC-RAS 4.0. Методика и основные этапы определения гидравлических параметров дилювиальных потоков при неустановившемся режиме движения воды.
научная работа [1,0 M], добавлен 10.09.2009Основные макроэкономические характеристики развития Тюменского региона. Показатели открытости экономики. Отраслевая структура, межрегиональные связи и уровень инвестиционной активности. Сравнительный анализ основных показателей с другими регионами РФ.
курсовая работа [477,6 K], добавлен 18.05.2012Особенности географического положения Израиля. Численность и прирост населения, уровень жизни. Основной источник энергии. Промышленность и сельское хозяйство. Внутренние и международные пассажироперевозки. Главная задача системы образования страны.
реферат [365,8 K], добавлен 26.02.2012Структура населения и особенности развития этнополитических процессов в США. Субэтнические группы белых американцев. Соотношение идентичности территориальной и идентичности этнической группы. Уровень терпимости к другим этносам, религиям, языкам.
презентация [3,9 M], добавлен 22.11.2016
