涡度

更新时间:2022-08-25 12:03

涡度是一个三维矢量,其定义是:速度场旋度。在气象学应用中,一般只考虑涡度的垂直分量,即围绕垂直轴旋转的涡度分量。其垂直涡度等于相应角速度的二倍,必须注意,流体的角速度并不是整体一致的,这里所说的角速度是指当面元无限趋近于中心点O时的极限值。平均涡度是平均角速度的二倍。

定义

涡度是一个矢量,其定义是:速度场旋度,用表示,

一般来说,涡度是一个三维矢量,写成分量的形式为

但是因为大气运动主要是水平的,所以在气象学应用中,一般只考虑涡度的垂直分量,即围绕垂直轴旋转的涡度分量。其垂直涡度等于相应角速度的二倍,必须注意,流体的角速度并不是整体一致的,这里所说的角速度是指当面元无限趋近于中心点O时的极限值。

地转涡度

前面所说的流体面元如果以固体圆盘代替,由于固体的角速度到处都是一致的,所以圆盘的涡度就是其角速度的二倍。地球自转产生的涡度叫做地转涡度,在北半球纬度为处,因地球自转得到在垂直方向上的角速度为,其中 为角速度,与其对应的垂直方向上的涡度为。可见地转涡度恰好等于地转参数

与角速度的关系

涡度与角速度的关系,在普遍的情形下可由下述斯托克斯(Stokes)定理得出,平均涡度是平均角速度的二倍。

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