Kelvinbølgje

Frå Wikipedia – det frie oppslagsverket
Gå til: navigering, søk

Ei kelvinbølgje er ei bølgje i havet eller atmosfæren som balanserer corioliskrafta mot topografiske grenser som ei kystlinje eller ein bølgjeleiar som ekvator. Ein eigenskap ved kelvinbølgjer er at dei er ikkje-dispersive. Dvs at fasefarten til bølgjetoppane er lik gruppefarten til bølgjeenergien for alle frekvensar. Dette gjer at ho har same forma heile tida i kystretninga.

Kelvinbølgjer er òg i væskedynamikk langskala perturbasjonar i ein virvel. Til bruk i meteorologi og oseanografi kan ein tenkje seg at den meridionale hastigheitskomponenten forsvinn (det er ingen straum frå nord til sør). Dette gjer rørslelikningane og kontinuitetslikninga mykje enklare.

Kystkelvinbølgjer[endre | endre wikiteksten]

Kelvinbølgjer i havet forplantar seg med kystlinja til høgre på nordlege halvkule, og til venstre på sørlege halvkule. Atmosfærisk kelvinbølgjer forplantar seg austover på nordlege halvkule.

I eit lagdelt hav med middeldjupne H, forplantar frie bølgjer seg langs kystgrenser (og dermed vert dei fanga i nærleiken av sjølve kysten) som indre Kelvinbølgjer på ein skala på kring 30 km. Desse bølgjene vert kalla kystkelvinbølgjer og har ein forplantingshastigheit på om lag 2 m/s i havet. Om ein tenkjer seg at faren til bølgja rett ut frå kysten, v, er lik null, v = 0, kan ein løyse eit frekvensforhold for fastehastigheita til kystkelvinbølgjene. Desse dannar ein bølgjeklasse ein kalla grensebølgjer, kantbølgjer, fanga bølgjer eller overflatebølgjer (liknande Lamb-bølgjer).[1] Dei (lineariserte) primitive likningane vert då:

\frac{\partial u}{\partial x} + \frac{\partial v}{\partial y} = \frac{-1}{H} \frac{\partial \eta}{\partial t}
  • u-rørslelikninga (sonal vindkomponent):
\frac{\partial u}{\partial t} = - g \frac{\partial \eta}{\partial x} + f v
  • v-rørslelikninga (meridional vindkomponent):
\frac{\partial v}{\partial t} = - g \frac{\partial \eta}{\partial y} - f u.

Om ein tenkjer seg at coriolisfrekvensen f er konstant langs det høgre grensevilkåret og den sonale vindhastigheita er lik null, så vert dei primitive likningane:

  • kontinuitetslikninga:
\frac{\partial v}{\partial y} = \frac{-1}{H} \frac{\partial \eta}{\partial t}
  • u-rørslelikninga:
g \frac{\partial \eta}{\partial x} = f v
  • v-rørslelikninga:
\frac{\partial v}{\partial t} = - g \frac{\partial \eta}{\partial y}.

Løysinga til desse likningane gjev følgjande fasehastigheit: c2 = gH, som er den same hastigheita som for tyngdebølgjer i grunt vatn utan effekten til jordrotasjonen.[2] Det er viktig å merke seg at for ein observatør som reiser med same hastigheit som bølgja, er kystgrensa (maksimal amplitude) alltid til høgre på den nordlege halvkula og til venstre på den sørlege halvkula (bølgjene flyttar seg mot ekvator eller sørover når kysten er på vestsida, og mot polane eller nordover når kysten er austsida. Bølgjene går syklonsk rundt eit havbasseng).[1]

Ekvatoriale kelvinbølgjer[endre | endre wikiteksten]

Ei ekvatorial kelvinbølgje er ein spesiell type kelvinbølgje som balanserar corioliskrafta på den nordlege halvkula mot kelvinbølgja på den sørlege halvkula. Denne bølgja forplantar seg alltid austover og eksisterer berre på ekvator. Ekvatoriale kelvinbølgjer, både i atmosfæren og i havet, spelar ei viktig rolle i dynamikken til El Niño ved å flytte endringar i havet og atmosfæren frå vestlege område av Stillehavet til dei austlege områda.

Sjå òg[endre | endre wikiteksten]

Bakgrunnsstoff[endre | endre wikiteksten]

Kjelder[endre | endre wikiteksten]

  1. 1,0 1,1 Gill, Adrian E., 1982: Atmosphere–Ocean Dynamics, International Geophysics Series, Volume 30, Academic Press, s. 662.
  2. Holton, James R., 2004: An Introduction to Dynamic Meteorology. Elsevier Academic Press, Burlington, MA, s. 394–400.