Misura della velocità ”euleriana ” da postazioni ”fisse ”

Presentazione sul tema: "Misura della velocità ”euleriana ” da postazioni ”fisse ”"— Transcript della presentazione:

1 Misura della velocità ”euleriana ” da postazioni ”fisse ”
Venti e correnti Punto di vista euleriano e lagrangiano e modalità di osservazione 𝐷𝑓 𝐷𝑡 = 𝜕𝑓 𝜕𝑡 +𝑢 𝜕𝑓 𝜕𝑥 +𝑣 𝜕𝑓 𝜕𝑦 +𝑤 𝜕𝑓 𝜕𝑧 Convenzione sulle direzioni dei venti (direzione di provenienza) e delle correnti(direzione verso cui scorre) Misura della velocità ”euleriana ” da postazioni ”fisse ” Sistemi di pale , cucchiai, eliche collegati a sistemi meccanici in grado di ruotare per effetto del moto di un fluido  anemometri meccanici per la misura di venti e correnti e loro direzione (problemi di distorsione, inerzia e tempi di reazione dei sistemi meccanici) (in mare, problemi di corrosione, pesci, materiale organici, danni e moti prodotti da onde, correzione per beccheggio e rullio delle navi) Anemometri sonori: velocita di transito del suono fra due microfoni (due/tre coppie per rilevare due/tre componenti) NB: due coppie di sensori sono richieste per la misura delle due componenti orizzontali, 3 per la misura della velocità come vettore in tre dimensioni The Acoustic Doppler Current Profiler si basa sull’effetto effetto doppler: v= cDf/fo delle onde sonore rinviate dalle particelle sospese in acqua a varie profondità e consente di stimare la sua variazione in verticale Effetto Bernoulli consente di stimare la velocità dalla differenza di pressione tra le estremità di un tubo, una delle quali è esposta al vento

2 Misura della velocità ”lagrangiana” da drifter di natura eterogena in oceano e atmosfera
Tracciamento della posizione di oggetti che si muovono con il flusso atmosferico: palloni aerostatici di vario tipo che possono salire indefinitamente o raggiungere una pressione prestabilita Velocità delle nubi stimata da osservazioni satellitari Oceano: velocità relativa delle navi, boe, tele-tracciamento di drifter superficiali, boe con densità relativa tale da garantire la permanenza a una pressione profondità fissata (comprimibilità inferiore a quella dell’acqua) Argo floats Tabella 6.1 e 6.2 per sintesi parziale della strumentazione usualmente utilizzata

3 Variazione dovuta allo spostamento in un ambiente non omogeneo
Derivata Totale detta anche derivata Lagrangiana o “seguendo il moto”, esprime la variazione della variabile γ considerata per un elemento materiale infinitesimo di fluido. Si utilizza la notazione Valore di 𝛾 al tempo 𝑡+∆𝑡 per la particella che al tempo 𝑡 si trovava nella posizione 𝑥 Con cui si intende Che, utilizzando l’espansione di Taylor al primo ordine, si dimostra valere Variazione dovuta allo spostamento in un ambiente non omogeneo Tasso di variazione per un elemento di fluido (velocità del fluido se la variabile considerata è la posizione, accelerazione se è la velocità, oppure velocità di variazione di temperatura, concentrazione, salinità in un elemento di fluido Tasso di variazione locale Questa formula esprime la trasformazione dal punto di vista Lagrangiano (che considera singoli “elementi materiali” del fluido e in cui sono prevalentemente espresse le leggi della fisica) a quello euleriano (che ne descrive la distribuzione spazio-temporale ed e’ utilizzato dalle equazioni della fluidodinamica)

4 Scale caratteristiche dei moti
Sia in oceano che in atmosfera i modi avvengono su un ampio intervallo di sale temporali (turbolenza fino a 10Hz, sinottica dalle ore a qualche giorno, cicli stagionali ..)  fig.6.4 e 6.5 La scala da risolvere dipende dall’oggetto dello studio ( dalla micrometeorologia alla climatologia) Espansione in serie di Fourier, ampiezza della componente 𝐴 𝑛 = 𝑎 𝑛 𝑏 𝑛 2 fig.6.6 e 6.7 Dove vi distinguono moti sinottici a larga scala, brezze e raffiche di vento (atmosfera) e maree, oscillazioni inerziali T= 𝜋 Ω sin 𝜑 , vortici e oscillazioni delle correnti costiere (oceano) Strutture caratteristiche dei moti in atmosfera Correnti (zonali) a getto (fig.6.11): verso oriente, massimi sotto la tropopausa, alle latitudini subtropicali, si indeboliscono del 50% e spostamento verso i poli in estate , max 30m/s Il getto della notte polare verso oriente nella stratosfera a 60oN Il getto estivo ai tropici (20oN) Circolazione meridionale Celle di Hadley e ITCZ (fig.6.1) max 3m/s, una cella per emisfero, circolazione verso l’equatore alla superfice e verso i poli sotto la tropopausa, ciclo stagionale (max in inverno) Celle di Ferrel (da 30 a 60) Itcz : nubi e piogge persistenti nella fascia tropicale Associati ai gradienti orizzontali di temperatura in figura 6.12

5 Circolazione superficiale (forzata dal vento)
Le correnti si misurano in Sverdrup: 106m3/s Sub-tropical gyres: North Atlantic: corrente del Golfo, corrente del Nord Atlantico, corrente delle Canarie, corrente equatoriale e analoghe strutture in latri oceani ed emisfero sud Sub-polar gyre (più debole) Corrente circumpolare Antartica (135Sv) Componente variabile: la corrente della Somalia che inverte la propria direzione sotto l’influenza del Monsone Indiano Una visione combinata (atmosfera + oceano) della circolazione meridionale in Atlantico Cella di Hadley dell’inverno boreale Scambi energetici atmosfera mare Circolazione nel termoclino permanente e moti a divergere dalle latitudini sub-tropicali verso poli ed equatore Circolazione profonda: Atlantic Bottom Water, North Atlantic Deep Water, Antartic Intermediate Water

6 Transienti e strutture dipendenti dal tempo
Atmosfera Deformazioni del flusso zonale: onde di Rossby waves di numero fra 1 e 7 Cicloni e anticicloni Uragani e cicloni tropicali Fronti Temporali, sistemi convettivi, brezze Tornado Oceano Maree e onde inerziali Inversione stagionale della corrente Somala Vortici di mesoscala Meandri e vortici Convezione profonda Upwelling e downwelling costieri