散度場渦度場的動力作用 渦度和散度的關(guān)系

導語：散度場與渦度場在動力學中是重要的角色,，散度場與渦度場之間的相互作用,，共同決定了流體的動力特性。一方面,，散度場通過改變流體的密度分布,，影響流體的擴散與聚集，從而改變流體的流動形態(tài);另一方面,，渦度場則通過產(chǎn)生渦旋結(jié)構(gòu),，影響流體的旋轉(zhuǎn)運動，進一步影響流體的流動特性,，這種相互作用使得流體在空間中呈現(xiàn)出復雜多變的流動形態(tài),，為流體力學的研究提供了豐富的素材，下面就去看看渦度和散度的關(guān)系吧!

散度場渦度場的動力作用?

冷空氣

當臺風移近我國大陸沿海時,，如果大陸上有冷空氣南下,，在它的前緣，低空往往有一支較強的東北氣流,，這支東北氣流出現(xiàn)在熱帶氣旋環(huán)流的外圍,，往往使其強度發(fā)展加強為熱帶風暴(或強熱帶風暴)或者是臺風。同時在熱帶氣旋北部和東北部的東北氣流或偏東氣流與臺風東側(cè)的東南氣流的輻合也得到加強,。而在高空,，與冷鋒相聯(lián)系有明顯的西風急流，恰好疊加在臺風的北側(cè),，提供了有利的高空輻散場,。

因此，在冷鋒云系與臺風云系相結(jié)合的24小時內(nèi),，在臺風北部和東北部低空輻合區(qū)內(nèi)將產(chǎn)生強烈的降水,，如7122臺風9月19日福建東部沿海的強降水就是在這種條件下產(chǎn)生的。前面分析討論過的7412熱帶風暴也是如此,。另外,，當高空槽移近臺風時，處在強烈加深的高空槽前的臺風,，由于正渦度平流的輸送,，高空又有明顯的輻散,，臺風會有相應的加強，因而增大了降水強度,。如7301(Wilda)臺風,，由于受到高空槽影響，使該臺風在登陸時強度繼續(xù)加強,，致使臺風暴雨很猛,，過程總雨量一般在200mm以上，局部超過400mm,。

冷空氣

渦度和散度的關(guān)系

渦度和散度是氣象學和流體動力學中的兩個重要概念,，它們分別描述了流體運動的旋轉(zhuǎn)特性和源匯特性。

渦度(Vorticity)是一個三維矢量,，定義為速度場的旋度,。在氣象學應用中，通?？紤]渦度的垂直分量,，即圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的渦度分量。渦度與流體的角速度有關(guān),，但流體的角速度并不是整體一致的,，而是指當面元無限趨近于中心點O時的極限值。平均渦度是平均角速度的二倍,。

散度(Divergence)則是一個標量(實數(shù)),，可以感性理解為在一個點放置一個變形蟲，如果變形蟲被向量壓扁,，那么散度就是負的(稱為壑);如果變形蟲被拉伸膨脹,，那么散度就是正的(稱為源)。散度描述了流體運動時單位體積的改變率,，簡單地說,，流體在運動中集中的區(qū)域為輻合，運動中發(fā)散的區(qū)域為輻散,。

在大氣科學中,，散度指衡量速度場輻散、輻合強度的物理量,，單位為/秒,。它表示單位時間內(nèi)體積的膨脹率。在不可壓縮流體中,，散度為0.所以水平方向有輻散或輻合,，垂直方向就會發(fā)生補償性的收縮和延伸，而出現(xiàn)垂直運動,。因此,，可以通過水平散度計算大氣中的垂直速度,。

渦度方程和散度方程加在一起，才和水平運動方程組等價,。但由于大尺度環(huán)流的準地轉(zhuǎn)性,，散度方程就退化為地轉(zhuǎn)風公式，因此就無從了解散度的產(chǎn)生機理,。另一方面,，在大尺度運動中，散度比渦度小一個量級(故稱為次級環(huán)流),，而風的觀測誤差較大,，很難準確計算出實際風場的散度。

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