Clase 5

Fenómenos atmosféricos
Escalas horizontales y temporales
de fenómenos atmosféricos
Escalas de tiempo de transporte en la atmósfera
Horizontal
Vertical
http://acmg.seas.harvard.edu/people/faculty/djj/book/
Fenómenos oceánicos
Dinámica de la atmósfera y los
océanos
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Ecuaciones de movimiento
●
Ecuación de conservación de masa
●
Ecuación de conservación de energía y
salinidad (para el océano)
Ecuaciones de movimiento
●
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El movimiento está gobernado por 3 ecuaciones que
expresan cómo la velocidad cambia con el tiempo:
ecuación de Newton.
Como océano/atmósfera es un contínuo se usa la
masa/volumen=densidad
Densidad x (aceleracion + advección) = Fuerza Neta
Fuerza Neta= Fuerza gradiente de presion + gravedad
+ friccion
Sistema de coordenadas
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Aceleración y advección en la dirección x
∂u
aceleracion=
∂t
∂u
∂u
∂u
adveccion=u
v
w
∂x
∂y
∂z
●
Fuerza gradiente de presión en dir-x
−∂ p
∂x
●
En la horizontal esta fuerza siempre genera
un movimiento. En la vertical, esta fuerza
tiende a balancearse con la fuerza de la
gravedad: -ρg
Efectos de la rotación
●
La ley de Newton es válida en un sistema de coordenadas
inercial. Entonces, si queremos estudiar el movimiento desde
la Tierra, que está rotando y es no inercial, es necesario
incluir dos términos: la aceleración centrífuga y la de Coriolis.
La fuerza centrífuga deforma la Tierra convirtiéndola en un geoide,
con un radio 20 km mayor en el ecuador. De esta forma la fuerza
centrífuga es balanceada por
una g mayor en el ecuador
y no es necesaria incluirla
explicitamente en
las ecuaciones.
Se define g*= g + fuerza centrífuga
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Fuerza de Coriolis: Mientras una parcela de aire se
mueve en la dirección sur-norte la Tierra gira de
oeste a este generando una desviación aparente en
la trayectoria de la parcela (desde un sistema de
referencia que gira con la Tierra).
●
Los movimientos horizontales
oceánicos/atmosféricos son mucho mas importantes
que los verticales por la estratificación y por la
extensión horizontal vs vertical. Por lo tanto los
términos de Coriolis que importan son los que actúan
sobre las velocidades horizontales:
ecuacion en x :
ecuacion en y :
−2  sin  v=− f v
2  sin  u= f u
(los signos son adecuados para insertarlos a la izq de la ec.)