| Título: |
The zonal atmospheric structure: A heuristic theory The zonal atmospheric structure: A heuristic theory |
| Autores: | WIIN NIELSEN, A. |
| Fecha: | 1969-12-31 |
| Publicador: | Revistas UNAM |
| Fuente: |
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| Tipo: |
|
| Tema: | No aplica |
| Descripción: |
A heuristic theory of the zonally averaged structure of the atmosphere is formulated on the spherical Earth using parameterization of the influence of the eddies on the zonal structure. The principal influences of the eddies are the meridional transports of heat and momentum. These transports are expressed in terms of zonally averaged quantities by using the assumption that the transports of quasi-conservative quantities may be parameterized by a diffusion process with a constant value of the coefficient. The principle is used on the transports of potential vorticity and of potential temperature, where after it is shown that the momentum transport may be obtained indirectly. The theory is formulated for the quasi-geostrophic two-level model with heating and dissipation using an expansion of the dependent zonally averaged variables in Legendre polynomials. The quasi-geostrophic equations supplemented by a linear balance equation are sufficient to satisfy the parity relations valid on the sphere. Applications of the theory are carried out using zonally averaged heating based on calculations from observations or on simple specifications. In the first case it is shown that the theory, in a qualitatively correct way, can account for the meridional profiles of the zonal winds at the various levels, for the mean meridional circulation and for the meridional transports of momentum derived from the meridional transport of vorticity. Solutions for various values of the coefficient determining the transport of potential vorticity show that the energy conversion from eddy to zonal kinetic energy is particularly sensitive to the strength of the potential vorticity transport. If the transport is decreased, it turns out that the conversion becomes negative in such a way that the conversion goes from the zonal to the eddy kinetic energy. It is known that this situation corresponds to intense cases of blocking. A simple specification of the heating, simulating heating in the lower and cooling in the higher latitudes is insufficient to give a qualitatively correct picture of the mean meridional circulation. SE FORMULA UNA TEORÍA HEURÍSTICA DE LA ESTRUCTURA ZONALMENTE PROMEDIADA SOBRE UNA TIERRA ESFÉRICA EMPLEANDO UNA PARAMETRIZACIÓN DE LA INFLUENCIA DE LOS TORBELLINOS SOBRE LA ESTRUCTURA ZONAL. LAS INFLUENCIAS PRINCIPALES DE ESTOS SON LOS TRANSPORTES MERIDIONALES DE CALOR Y MOMENTO. DICHOS TRANSPORTES SE EXPRESAN EN FUNCIÓN DE CANTIDADES PROMEDIADAS ZONALMENTE MEDIANTE EL USO DE LA SUPOSICIÓN QUE LOS TRANSPORTES DE CANTIDADES CASI CONSERVATIVAS PUEDEN PARAMETRIZARSE POR UN PROCESO DE DIFUSIÓN CON UN VALOR CONSTANTE DEL COEFICIENTE. EL PRINCIPIO ES EMPLEADO EN LOS TRANSPORTES DE VORTICIDAD Y TEMPERATURA POTENCIALES, DE DONDE SE MUESTRA QUE EL TRANSPORTE DE MOMENTO PUEDE OBTENERSE INDIRECTAMENTE. LA TEORÍA SE FORMULA PARA EL MODELO CASI GEOSTROFICO DE DOS NIVELES CON CALOR Y DISIPACIÓN, MEDIANTE EL DESARROLLO DE LAS VARIABLES DEPENDIENTES ZONALMENTE PROMEDIADAS EN POLINOMIOS DE LEGENDRE. LAS ECUACIONES CASI GEOSTROFICAS SUPLEMENTADAS POR UNA ECUACIÓN LINEAL DE BALANCE SON SUFICIENTES PARA SATISFACER LAS RELACIONES DE PARIDAD VALIDAS SOBRE LA ESFERA. LAS APLICACIONES DE LA TEORÍA SON LLEVADA A CABO EMPLEANDO VARIOS CALENTAMIENTOS ZONALMENTE PROMEDIADOS BASADOS EN CÓMPUTOS DE OBSERVACIONES O EN SIMPLES ESPECIFICACIONES. EN EL PRIMER CASO SE MUESTRA QUE LA TEORÍA, EN UN MODO CUALITATIVAMENTE CORRECTO, PUEDE EXPLICAR LOS PERFILES MERIDIONALES DE LOS VIENTOS ZONALES EN LOS DIVERSOS NIVELES, PARA LA CIRCULACIÓN MERIDIONAL MEDIA Y PARA LOS TRANSPORTES DE MOMENTO DEDUCIDOS A PARTIR DEL TRANSPORTE MERIDIONAL DE VORTICIDAD. LAS SOLUCIONES PARA LOS DIVERSOS VALORES DEL COEFICIENTE QUE DETERMINA EL TRANSPORTE MERIDIONAL DE LA VORTICIDAD POTENCIAL MUESTRA QUE LA CONVERSIÓN DE ENERGÍA PROVENIENTE DE LOS TORBELLINOS EN ENERGÍA CINÉTICA ZONAL ES PARTICULARMENTE SENSIBLE A LA INTENSIDAD DEL TRANSPORTE DE VORTICIDAD POTENCIAL. SI EL TRANSPORTE DISMINUYE RESULTA QUE LA CONVERSIÓN SE VUELVE NEGATIVA DE TAL MANERA QUE LA CONVERSIÓN PROSIGUE DESDE LA ENERGÍA ZONAL HACIA LA ENERGÍA CINÉTICA TORBELLINARIA. SE SABE QUE ESTA SITUACIÓN CORRESPONDE A LOS CASOS DE BLOQUEO INTENSO. UNA SIMPLE ESPECIFICACIÓN DEL CALENTAMIENTO, SIMULANDO CALENTAMIENTO EN LAS LATITUDES BAJAS Y ENFRIAMIENTO EN LAS ALTAS LATITUDES ES INSUFICIENTE PARA DAR UNA IMAGEN CUALITATIVAMENTE CORRECTA DE LA CIRCULACIÓN MERIDIONAL MEDIA. |
| Idioma: | Inglés |
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