GEF1100: kapittel 8. Ada Gjermundsen. Oktober 2017

Like dokumenter
GEF1100 Oppsummering kapittel 6, 7 og 8

GEF1100: kapittel 6. Ada Gjermundsen. September 2017

GEF Løsningsforslag til oppgaver fra kapittel 6

Repetisjonsoppgaver GEF1100

GEF Løsningsforslag til oppgaver fra kapittel 7

GEF1100: kapittel 8. Ada Gjermundsen. Oktober 2017

DEL 1: Flervalgsoppgaver (Multiple Choice)

Eksamen i GEOF330 Dynamisk Oseanografi. Oppgave 1: Stående svingninger

Quiz fra kapittel 4. Convection. Høsten 2016 GEF Klimasystemet

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1001

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO

GEF Løsningsforslag til oppgaver fra kapittel 8

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Quiz fra kapittel 4. Convection. Høsten 2015 GEF Klimasystemet

UNIVERSITETET I OSLO

Feltlikninger for fluider

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag nr.4 - GEF2200

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Løsningsforslag til Øving 6 Høst 2016

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

KORTFATTET løsningsforslag (Forventer mer utdypende

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

GEF Løsningsforslag til oppgaver fra kapittel 10 og 11

LØSNINGSFORSLAG, KAPITTEL 6

Oppgavesett nr.5 - GEF2200

Frivillig test 5. april Flervalgsoppgaver.

UNIVERSITETET I OSLO

GEF Løsningsforslag til oppgaver fra kapittel 9

EKSAMENSOPPGAVE. Adm.bygget, Aud.max. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag: oppgavesett kap. 9 (1 av 3) GEF2200

EKSAMEN I SIF4018 MATEMATISK FYSIKK mandag 28. mai 2001 kl

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

UNIVERSITETET I OSLO

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Repetisjonsoppgaver GEF1100

UNIVERSITETET I OSLO

Obligatorisk oppgave 2

Løsningsforslag Øving 6

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 16/8 2013

UNIVERSITETET I OSLO

Oppsummert: Kap 1: Størrelser og enheter

UNIVERSITETET I OSLO

Løysingsforslag (Skisse) Eksamen FY3452 Gravitasjon og Kosmologi Våren 2007

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

Kapittel 8 Fronter, luftmasser og ekstratropiske sykloner

Løsningsforslag Eksamen i Fys-mek1110 våren 2010

Regneoppgaver i GEOF110 Innføring i atmosfærens og havets dynamikk

Løsningsforslag: oppgavesett kap. 9 (2 av 3) GEF2200

FAG: Fysikk FYS118 LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad (fellesdel) Kjetil Hals (linjedel)

Løsningsforslag: Gamle eksamner i GEO1030

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE. Fys-1002 Elektromagnetisme. Adm.bygget B154 Kalkulator med tomt dataminne, Rottmann: Matematisk formelsamling

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO. Introduksjon. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet 1.1

LØSNINGSFORSLAG, KAPITTEL 4

UNIVERSITETET I OSLO

FAG: Fysikk FYS121 LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad (fellesdel) Kjetil Hals (linjedel)

EKSAMEN I TFY4145 MEKANISK FYSIKK OG FY1001 MEKANISK FYSIKK

Fasit for eksamen i MEK1100 torsdag 13. desember 2007 Hvert delspørsmål honoreres med poengsum fra 0 til 10 (10 for perfekt svar).

Forelesning 23 den 18/4 2017

UNIVERSITETET I OSLO

Universitetet i Bergen Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Eksamen GEOF100 Introduksjon til meteorologi og oseanografi

Løsningsforslag Øving 8

Eksempler på felter. Til orientering. MEK1100, FELTTEORI OG VEKTORANALYSE våren Matematisk Institutt, UiO. Eksempler Mek1100

Fiktive krefter

Løsningsforslag til oppgavesett for kurset GEOF110 - Innføring i havet og atmosfærens dynamikk

HAVBØLGER. Her skal vi gjennomgå den enkleste teorien for bølger på vannoverflaten:

Kapittel 6 Trykk og vind

Eksamen i SIF5036 Matematisk modellering Onsdag 12. desember 2001 Kl

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I TFY4145 MEKANISK FYSIKK OG FY1001 MEKANISK FYSIKK Eksamensdato: Torsdag 11. desember 2008 Eksamenstid: 09:00-13:00

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

Løysingsframlegg kontinuasjonseksamen TFY 4104 Fysikk august 2011

UNIVERSITETET I OSLO

Fasit eksamen Fys1000 vår 2009

a. Hvordan endrer trykket seg med høyden i atmosfæren SVAR: Trykket avtar tilnærmet eksponentialt med høyden etter formelen:

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 8 Elektrisitet og magnetisme. 1. SI-enheten til magnetisk flukstetthet er tesla, som er ekvivalent med A. E.

Side 1 av 10 NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET (NTNU) - TRONDHEIM INSTITUTT FOR ENERGI OG PROSESSTEKNIKK

Gjennomgang av deler av kapittel 6, 7, 8 og 10 i Marshall & Plumb (2008)

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag eksamen INF3480 vår 2011

Faglig kontakt under eksamen: Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

Fysikkk. Støvneng Tlf.: 45. Andreas Eksamensdato: Rottmann, boksen 1 12) Dato. Sign

Kap. 3 Arbeid og energi. Energibevaring.

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 1 Elektrisitet og magnetisme

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Transkript:

GEF1100: kapittel 8 Ada Gjermundsen Oktober 2017

Midtveis eksamen Pensum: Til og med kap 6. Midtveiseksamen blir denne gang uten flervalgsoppgaver. Det blir både teorispørsmål og regneoppgaver. Tillatte hjelpemidler: Kalkulator, Fysiske størrelser og enheter (Angell og Lian) og Matematisk formelsamling (Rottmann)

Oppsummering kapittel 6 - del I Lagransk og Eulersk beskrivelse av fluid bevegelse: Eulersk derivert: (forankret i rom) C t Lagransk derivert: (følger strømmen) DC Dt = C t + u C

Oppsummering kapittel 6 - del I 5 tilstandsvariabler: u, v, w, T, P (+ spesifikk fuktighet for atmosfæren og salt for havet) u = uî + vĵ + w ˆk er hastighets vektoren T : temperatur P: trykk 5 likninger: bevegelses likningene, kontinuitetslikningen og den termodynamiske likningen (se neste 3 slides).

Oppsummering kapittel 6 Husk hva som er vektorer (retning og størrelse) og hva som er skalar (størrelse) u = uî + vĵ + w ˆk er hastighets vektoren T : temperatur (skalar) P: trykk (skalar) NB! Nabla er en vektor: = x î + y ĵ + z ˆk Gradienter er vektorer, så selv om temperatur og trykk er skalarfelt er temperaturgradienten og trykkgradienten vektorer. P = P x î + P y ĵ + P z ˆk T = T x î + T y ĵ + T z ˆk

Oppsummering kapittel 6 - del I Bevegelses likningene uten rotasjon: Bevegelseslikningene D u Dt = u t + u u = 1 ρ P g ˆk + F

Oppsummering kapittel 6 - del I 3 bevegelses likninger (uten rotasjon): Du Dt = u t + u u x + v u y + w u z = 1 P ρ x + F x Dv Dt = v t + u v x + v v y + w v z = 1 P ρ y + F y Dw Dt = w t + u w x + v w y + w w z = 1 P ρ z g + F z Likningen for vertikal hastigheten w, kan forenkles (om Dw/Dt og F z 0 ) til hydrostatisk balanse P z = ρg

Oppsummering kapittel 6 - del I Kontinuitets likningen (massebevarelse) Eulersk beskrivelse: (volum bevart) ρ t + (ρ u) = 0 Lagransk beskrivelse: (masse bevart) Dρ + ρ u = 0 dt Men det er den samme likningen! For inkompressibel (hav) strøm: u = u x + v y + w z = 0 For inkompressibel vind (bruk trykk koordinater): P u P = u x + v y + ω P = 0

Oppsummering kapittel 6 - del I Termodynamisk likning: DQ Dt = c DT p Dt 1 DP ρ Dt Kan skrives i form av potensiell temperatur: Dθ Dt = 1 ( P ) κ DQ c p P 0 Dt hvor den potensielle temperaturen er θ = T ( P P 0 ) κ, κ = R/cp

Oppsummering kapittel 6 - del II Bevegelses likningene MED rotasjon: Bevegelseslikningene D u Dt + f ˆk u = u t + u u + f ˆk u = 1 ρ P g ˆk + F hvor θ er breddegrad. f = 2Ω sin(θ)

Oppsummering kapittel 6 - del II 3 bevegelses likninger (med effekten av rotasjon): Du Dt Dv Dt fv = u t + u u x + v u y + w u + fu = v t + u v x + v v y + w v z fv = 1 P ρ x + F x z + fu = 1 P ρ y + F y Dw Dt = w t + u w x + v w y + w w z = 1 ρ Likningen for vertikal hastigheten w, kan forenkles (om Dw/Dt og F z 0 ) til hydrostatisk balanse P z = ρg P z g + F z

Den Globale Atmosfære Sirkulasjonen TILBAKE TIL KAPITTEL 8!

Den Globale Atmosfære Sirkulasjonen Figure: Figure from https://svs.gsfc.nasa.gov/vis

Den Globale Atmosfære Sirkulasjonen For meridional (nord - sør) transport av energi i atmosfæren er det lavtrykkene som gjør den store jobben. Figure: Data from https://www.ecmwf.int/

Den Globale Atmosfære Sirkulasjonen For meridional (nord - sør) transport av energi i atmosfæren er det lavtrykkene som gjør den store jobben. Figure: Figur fra https://www.simuawips.com/

Onsdag 4 oktober For meridional (nord - sør) transport av energi i atmosfæren er det lavtrykkene som gjør den store jobben. Figure: Figur fra https://www.simuawips.com/

Onsdag 4 oktober Jet strømmen er ikke så rett som man kan få inntrykk av når man ser på årlig og sonalt midlete felt. Dette er fra i går. Figure: Figur fra https://www.simuawips.com/

Den Globale Atmosfære Sirkulasjonen Nordgående net energiflux (8-15) H atmos λ = ρveda Hvor energien (8-14): E = c p T + gz + Lq + 1 u u 2 Dry static energy (DSE): DSE = c p T + gz Moist static energy (MSE): MSE = c p T + gz + Lq

Figure: Figure from Trenbert and Stephaniak (2003) Total energitransport i atmosfæren Energien: TE = c p T + gz + Lq + 1 u u 2 Dry static energy: DSE = c p T + gz Latent energy: LE = Lq Kinetic energy: KE = 1 u u 2

Energitransport i atmosfæren Energitransport av atmosfæren av quasi-stasjonære komponenter (Hadley sirkulasjonen og stående bølger) Figure: Figure from Trenbert and Stephaniak (2003)

Energitransport i atmosfæren Energitransport av atmosfæren av transienter (først og fremst lavtrykk) Figure: Figure from Trenbert and Stephaniak (2003)

Energitransport av lavtrykk Figure: Figure from Shaw et al (2016)

Baroclinic instability Baroklin instabilitet er relevant der det er Rotasjon Stratifisering En horisontal temperatur gradient Tilgjengelig potensiell energi i middelstrømmen (MAPE) blir transformert til eddy (høy og lav trykk) kinetisk energi (EKE) gjennom en prosess som kalles baroklin instabilitet. Energi transformasjonen (fra MAPE til EKE) reduserer temperaturgradienten mellom lave og høye breddegrader og reduserer den potensielle energien til atmosfæren.

Baroclinic instability La oss se på luftpakker som bytter plass: Potensiell energi (PE) og endiringen ( PE) PE = ρgzdz PE = g ρ z Om både ρ C > ρ A ( ρ < 0) og z C > z A ( z > 0), så blir potensiell energi frigitt ( PE < 0) og tilstanden er ustabil Figure: Figure from Vallis (2006)

Baroclinic instability A B: A er tyngre enn B og dermed (statisk) stabil. Gravitasjonssenteret (dette er posisjonen av gjennomsnittsvekten) til atmosfæren blitt høyere og ingen potensiell energi kan bli frigitt. Luftpakkene vil bevege seg tilbake mot sine opprinnelige posisjoner. Figure: Figure from Vallis (2006)

Baroclinic instability A C: Om A og C bytter plass, vil A være lettere enn sine omgivelser og kan derfor fortsette å stige (mens C er tyngre og kan fortsette å synke). Gravitasjonssenteret (dette er posisjonen av gjennomsnittsvekten) til atmosfæren blitt lavere siden den tunge luftpakken (C) har beveget seg nedover og den lette (A) oppover. Dermed har potensiell energi blitt transformert til kinetisk energi. Figure: Figure from Vallis (2006)