Атмосфераны зерттеу барысында қолданылатын гипотезалар

Динамикалық метеорология пәні, әдісі және міндеттері.

Динамикалық метеорология н/е теориялық метеорология - бұл гидромеханика, термодинамика ж/е сәуле шашу теорияларын қолдана отырып, тропосфера мен төменгі стратосферадағы атмосфералық процесстерді теориялық жағынан зерттеумен айналысатын метеорология ғылымының бір саласы.

Динамикалық метеорология пәнінің негізгі әдісі – атмосфераның гидротермодинамика теңдеулерін теориялық тұрғыдан талдау б.т.

Ал, басты міндеті – ауа-райын болжау. Атап айтқанда, атмосфераның жалпы айналымын оқу ж/е зерттеу негізінде қысым, температура, жел, бұлттылық, ж-ш ж/е көріну қашықтығы деген сияқты метеорологиялық элемент/ді әр түрлі мерзім/ге болжаулың сандық әдіс/ін жетілдіру. Динамикалық метеорология шектеулі міндет/мен де айналысады, яғни әртүрлі масштабтағы атм/қ толқындар мен құйын/дың пайда болуы. Олардың тәртібін ж/е жалпы айналым мен жылғалы ағыс/дың бөлшек/ін, сондай-ақ атм/қ турбуленттік пен конвекцияны талдау.

Динамикалық метеорологияның негізгі мәселе/і:

Атм/ң жалпы циркуляциясын оқып үйрену.

Динамикалық метеорологияның теңдеу/ін ұзақ мерзім/ге атм/дағы жылудың ж/е ылғалдың алмасуын толық ескеріп интегралдау ж/е мұхит пен атм/ң термикалық ж/е дин/қ өзара әрекеттесуі атм/ң жалпы циркуляциясының моделін құруға мүмкіндік береді. Сыртқы параметр/ін өзгерте отырып, климаттың ауытқу себеп/ін түсіндіруге ж/е бұрынғы геологиялық дәуір/дегі климаттың заңдылық/ын орнатуға болады. Бұл жұмыс/дың ауа-райын ұзақ мерзімге болжау теория/ы үшін де маңызы өте зор. Қолда бар жер атм/сы туралы эмпирикалық мәліметтер атм/ң жалпы циркуляциясының толық моделін құру үшін жеткіліксіз б.т. Сондықтан да дин/қ мет/ң маңызды міндеттерінің бірі болып ғаламдық атм/қ процес/ді конвекция радиация/ының тасымалдану процес/ін оқып үйрену арқ.зерттеу.

Атм/дағы ж/е гидросферадағы турбуленттілікті зерттеу.

Атм/дағы турбуленттік алмасудың рөлі өте үлкен. Турб/к теориясын дамыту ж/е жетілдіру үшін математикалық модель/ді жақсартумен қатар турб/ті алмасудың жергілікті ж/е интегралды сипаттама/ын анықтаудың таңдамалы, экспериментальді әдіс/ін дамыту к/к.

Ауа-райын болжау.

Ол шартты түрде 3-ке бөлінеді:

· 1-3 тәулікке дейін – қысқа мерзімге болжау;

· 6-10 тәулік/1айға дейін/1маусымға – ұзақ мерзімді;

· Ауа-райының жергілікті жағдайын болжау.

Атмосфераны зерттеу барысында қолданылатын гипотезалар.

Динамикалық метеорология н/е теориялық метеорология - бұл гидромеханика, термодинамика ж/е сәуле шашу теорияларын қолдана отырып, тропосфера мен төменгі стратосферадағы атмосфералық процесстерді теориялық жағынан зерттеумен айналысатын метеорология ғылымының бір саласы.

Динамикалық метеорология пәнінің негізгі әдісі – атмосфераның гидротермодинамика теңдеулерін теориялық тұрғыдан талдау б.т.

Ал, басты міндеті – ауа-райын болжау. Атап айтқанда, атмосфераның жалпы айналымын оқу ж/е зерттеу негізінде қысым, температура, жел, бұлттылық, ж-ш ж/е көріну қашықтығы деген сияқты метеорологиялық элемент/ді әр түрлі мерзім/ге болжаулың сандық әдіс/ін жетілдіру.

Атмосфераны зерттеуде қолданылатын гипотезаларды төмендегідей бөлуге болады:

1. атмосфера – ол Дальтон заңына бағынатын газдардың қоспасы болып табылады;

2. атмосфера – ол біртұтас орта;

3. атмосфера – ол жеңіл қозғалатын орта;

4. атмосфера – ол біртекті орта;

5. атмосфера – ол тұтқырлық орта;

6. атмосфера – ол сығылатын орта.

Сонд/н, динамикалық метеорологияда қажетті шарт тұтас ортаның механика заңдарына, яғни Кориолис жəне ауырлық күші алқабында турбулентті орта үшін, сығылатын бароклинді сұйықтықтың немесе газдың гидромеханика заңдарына сүйене отырып, аммосфералық қозғалыстарды сипаттайтын теңдеулер жүйесін анықтау болып табылады.

Сұйықтық пен газдар қозғалысының моделін құрастырған кезде оның ішінде атм/қ процесстер мен құбылыс/ды сипаттау кезінде олардың молекулалық құрылым/ын қарамай оларды біртұтас орта ретінде қарастырады. Мысалы, абс/к темп/а, атм/қ қысым, ауаның с/лы ылғ/ғы, ауа қозғалысының жылд/ғы деген сияқты физ/қ шама/ды элементарлы көлем/і б/ша орташалайды. Өте көп молекулалар саны бар көлем/і б/ша ж/е сол барлық ағын/дың масштаб/ымен салыстырғанда өте аз молекула саны бар көлем/і б/ша орташалайды. Бұл кезде абс/к темп/а мен қысым барлық элементарлы көлемге қатысты макроскопиялық шама/ды береді. Ал ауаның с/лы ылғ/ғы мен ауа қозғалысының жылд/ғы орталығы белгілі бір нүктеде орн/н кеңістіктің кез келген нүктесінде элементарлы көлем б/ша анықталады. Сонд/н қозғалыстың ж/е энергияның классикалық теңдеуіне кіретін бұл физ/қ шамалар кеңістік ж/е уақыт интервалы б/ша орташаланған. Сонд/н оларды бірсәтті мән/і д.а.

3. Атмосфераның және онда өтетін процестердің спецификалық ерекшеліктері.

Атмосфера газдардың қоспасы болып табылады. Ол үнемі хаостық қозғалыста болатын көптеген элементарлы бөлшектер жүйесін көрсетеді. Атмосфералық құбылыстарды матаматикалық тұрғыдан сипаттағанда келесідей маңызды сұрақ туындайды: атмосфераның дискретті құрамынан алшақтап оны біртекті орта ретінде қарауға бола ма? Біртектік гипотезаны қолдану оны ауаның қозғалыс жылдамдығы , температурасы, тығыздығы, қысымы сияқты макроскопиялық шамалар ретінде қарастыруға мүмкіндік береді және осы шамалар арқылы уақыт пен кеңістіктегі өзгерістерін сипаттайтын теңдеулерді құрастыруға болады. Макроскопиялық шамаларды енгізу үшін элементарлы көлем жүйесі бойынша олардың ортақ мәндерін табу керек. Ол келесі қажеттіліктерді қамтамасыз ету керек: осы көлемнің сызақтық өлшемі (l₀) молекулалардың бос жүріп өту ұзындығымен (c) салыстырғанда үлкен болу керек. Бірақ, қарастырылып отырған құбылыстың мінезді масштабымен салыстырғанда кіші болу керек, L≈b/gradb (b – кез келген макроскопиялық шама), яғни l<<l₀<<L. Бірінші шарт молекулярлы қозғалыспен шартталған флуктуацияны алып тастау үшін қажет. Екінші шарт шекті белгіленген көлем шегіндегі орташанланған шамалардың өзгерістерін ақтауға мүмкіндік береді. l<<l₀ болғандықтан, V~ көлемде молекулалардың саны соншалықты көп, себебі ондағы орташаланған қозғалыс молекулаларының жиынтығы өте аз. Осыған байланысты, мысалыға, жылудың қозғалыс жылдамдығаның орташа векторы практикалық түрде 0-ге тең. Сол уақытта қарастырып отырған элементарлы көлем айтарлықтай кіші. Ол кеңістікте барлық орташанланған шамалардың бір көлемнен екінші көлемге айналуындағы өзгерістерді бақылауға мүмкіндік береді. Атмосфераны біртекті орта түрінде қарастыру мүмкіндіктерін анықтағанда келесіні ескеру керек: бір жағынан бос жүріп өту ұзындығы биіктік бойынша өседі. Екінші жағынан атмосфералық қозғалыстар кең масштабты диапозонда қарастырылады. Сондықтан біртектік гипотезаны орындау қарастырып отырған биіктікпен қатар зерттелетін құбылыстың спецификасына тәуелді. Егер қандайда бір арнайы тапсырманы ескермесек, мінезді масштаб L 1 метрден үлкен. Сондықтан көптеген құбылыстарды z<100км биіктікте сипаттауда атмосфераны біртекті орта ретінде түсінуге болады. Масштабпен анықталатын z>100км биіктікте бос жүріп өту ұзындығы бірге өлшенеді, біртектік гипотеза орындалмайды. Бұл жағдайда атмосфераның дискретті құрылымынан шығу керек. Нәтижесінде белгілі жағдайлар кезінде атмосфераның біртектік орта ретінде сипаттағанда да оның микроскопиялық дәрежеде құрамын құбылыс спецификасын нақты түрде зерттеуге мумкіндік береді.