Raziskovalni projekt (so)financira Javna agencija za raziskovalno dejavnost RS.
Članica UL: Fakulteta za matematiko in fiziko
Šifra projekta: J1-9431
Naziv projekta: Prispevek Rossbyevih in inercijsko-težnostnih valov k vertikalni hitrosti in pretoku gibalne količine v ozračju
Obdobje: 1.7.2018 - 30.6.2020
Letni obseg: 1,50FTE, cenovna kategorija: C
Vodja: Gregor Skok
Veda: Naravoslovje
Sodelujoče RO: sodelujoče RO
Sestava projektne skupine: link na SICRIS
Bibliografske reference: link na SICRIS
Vsebinski opis projekta:
Gibanja v atmosferi so tri-dimenzionalna. Horizontalni komponenti hitrosti gibanj (u,v) v atmosferi so v običajnih razmerah veliko večji od vertikalne hitrosti (w), w<<u,v. Zato večina globalnih modelov za napovedovanje vremena in modeliranje klime uporablja hidrostatični približek. Ta predpostavlja ravnovesje med vertikalno komponento sile gradienta tlaka in težnostnim pospeškom. Vertikalna hitrost tako postane diagnostična količina, ki se mora določiti s pomočjo zakonov za ohranitev energije ali mase. V praksi je vertikalna hitrost opisana s količino omega in ima enoto Pascal na sekundo, .
Vertikalne hitrosti v globalnem sistemu opazovanj ne moremo meriti neposredno, istočasno pa je ključnega pomena za opis splošne cirkulacije in še posebej globalne bilance energije in vodnega cikla. Izračun vertikalne hitrosti s pomočjo termodinamične enačbe ali kontinuitetne enačbe je danes del vsakega hidrostatičnega modela za napovedovanje vremena in klime. Izračuni z različnimi modeli ali iz podatki reanaliz pa se lahko zelo razlikujejo. Posledično so izračuni vertikalnega prenosa gibalne količine z valovnimi oscilacijami tudi nezanesljivi, posebej v tropskih predelih.
Dva osnovna prispevka valovnem gibanju sta gibanje v obliki Rossbyevih valov in v obliki inercijsko-težnostnih valov (IG). Rossbyevi valovi so približno horizontalna, približno geostrofskaa gibanja velikih prostorskih razsežnosti medtem ko je za valovanje tipa IG značilna divergenca in bolj intenzivno razširjanje v vertikalni smeri. V zmernih in visokih zemljepisnih širinah prevladujejo gibanja v obliki Rossbyevih valov medtem ko se v tropskih območjih gibanja v obliki IG valov pojavljajo na vseh skalah, prispevajo značilen del variance toka in so lahko tudi primerljive frekvence kot Rossbyjevi valovi.
V projektu je predlagan nov pristop k izračunu vertikalne hitrosti v globalnih podatkih, ki omogoča ločeno oceno vertikalnih gibanj glede na prispevke Rossbyevih valov in IG valov. Metoda uporablja dosežke projekta MODES (http://modes.fmf.uni-lj.si) za ločevanje dinamike Rossbyevih in IG valov s pomočjo normalnih načinov gibanj v koordinatnem sistemu, ki sledi terenu. Novost je izračun vertikalne hitrosti s pomočjo kontinuitetne enačbe tako da bo divergenca horizontalnega vetra na ploskvah sigma predstavljena analitično preko reprezentacije z normalnimi načini. Rezultat projekta bo tri-dimenzionalna struktura polja vertikalnih hitrosti v globalnih poljih reanaliz in klimatskih modelih, ločena glede na prispevke Rossbyevih valov in IG valov za različna zonalna valovna števila, meridionalne načine in vertikalne strukturne funkcije. Metoda bo uporabljena za oceno dveh prispevkov nizkofrekvenčni variabilnosti ozračja kot je npr. približno dvoletna oscilacija QBO. Končni cilj projekta je ocena prispevkov Rossbyevih in IG valov vertikalnem pretoku gibalne količine na različnih skalah in vertikalnih nivojih v klimatskih modelih.
