涡度
涡度是一个三维矢量,其定义是:速度场的旋度。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。
基本信息
- 中文名
涡度
- 外文名
vorticity
- 学科
动力气象学
- 定义
速度场的旋度
- 属性
三维矢量
- 相关概念
地转涡度、角速度
定义
涡度是一个矢量,其定义是:速度场的旋度,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。1
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。1
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。1
参考资料
- 1叶笃正动力气象学科学出版社1988