2022-03-25 22:20:55

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大气动力方程(dynamic equations of atmospheric motion )描写大气运动和状态变化的方程。在大气动力学中,根据经典力学的牛顿运动定律,特别是牛顿第二运动定律,推导出大气运动方程;根据质量守恒定律,推导出大气连续方程;根据热力学第一定律得出热流量方程;再加上状态方程和水汽方程,就构成了描写大气运动和状态变化(包括水的相变)的动力方程组。这套方程组是研究大气的一切运动和现象的基础。

基本信息

  • 中文名称

    大气动力方程

  • 外文名称

    dynamic equations of atmospheric motion

  • 定义

    描写大气运动和状态变化的方程

  • 根据

    经典力学的牛顿运动定律

折叠 编辑本段 动力方程组

折叠 运动方程

在固定于地面的坐标中,对单位质量气块而言,由牛顿第二定律得大气运动方程的矢量形式为 式中v为风速矢量,t为时间,dv/dt为气块的加速度矢量;ω为地球自转角速度矢量,为科里奥利力;F为粘 性力,主要是湍流粘性力(见大气中的作用力)。

折叠 连续方程

大气是具可压缩性的连续介质,由质量守恒定律可得:

这就称为连续方程。 式中墷·(pv)为三维质量散度。称为三维速度散度,其中u、v、w分别是xyz方向的速度分量。为水平速度的散度,D>0,为水平辐散;D<0,为水平辐合。

此外还有热流量方程、状态方程和水汽方程 。这五个方程构成了描写大气运动的基本方程组,这是由V.皮耶克尼斯于1904年首先建立的。平流变化代表某一气块的物理量A 在平流运动中不变时,它沿气流方向移到某地(或某高度)之后,使该地同一物理量所产生的变化。

折叠 编辑本段 常用方程

根据动力方程组,还可以导出大气动力学中几个常用的方程,如:涡度方程、铅直涡度方程、位势涡度方程、散度方程、平衡方程等。

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