Potential vorticity
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渦位（うずい、英: potential vorticity）とは、回転している空気塊や水塊を、体積を変化させずに回転軸方向に伸縮させたときに保存される物理量である。渦度と、成層状態の変化（物質の伸縮）による変位の、ドット積に比例する。系が非断熱過程にあるとき、または系に摩擦が働く場合を除き、渦位は保存される。 低気圧の発生を考える上で渦の変化を考えるが、渦位という概念を取り入れるとこれが考えやすくなるのでよく利用される。同様に、海洋における海流の渦でも利用する。また、ジェットストリーク（ジェット気流の最速部）において成層圏の大気が押し下げられて対流圏に侵入する現象の説明に用いられ、海洋でも同じように強い潮流の周囲で海水層が引き込まれる現象の説明に用いられる。アンデスなどの山脈上空において、上空の偏西風が赤道寄りに曲がる現象も渦位の保存で説明できる。 傾圧不安定が発生するためには、温帯低気圧の発生初期に偏西風波動が増幅され、渦位の勾配が生じることが必要である。
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Wirowość potencjalna, PV – miara ścięcia przepływu wykorzystywana w oceanografii i fizyce atmosfery. Wielkość ta jest kombinacją zasady zachowania wirowości i masy i jest specjalnym przypadkiem . Zasada zachowania wirowości potencjalnej jest wykorzystywana w fizyce atmosfery i oceanografii do opisu fal Rossby’ego.
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Die potentielle Vortizität oder potentielle Vorticity ist als Maß für die Scherung von Strömungen insbesondere in der Ozeanografie und der Meteorologie von Bedeutung. Sie kombiniert die Erhaltung der Wirbelstärke (Vortizität) mit der Erhaltung der Masse und ist ein Spezialfall des ertelschen Wirbelsatzes. Die potentielle Vortizität ist definiert als: mit Als Maßeinheit der potentiellen Vortizität ist in der Meteorologie die PVU (potential vorticity unit) gebräuchlich: Quelle bzw. Senke potentieller Vortizität sind barokline Effekte und Reibung. mit
* die geographische Breite
* die Wassertiefe.
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In fluid mechanics, potential vorticity (PV) is a quantity which is proportional to the dot product of vorticity and stratification. This quantity, following a parcel of air or water, can only be changed by diabatic or frictional processes. It is a useful concept for understanding the generation of vorticity in cyclogenesis (the birth and development of a cyclone), especially along the polar front, and in analyzing flow in the ocean. Baroclinic instability requires the presence of a potential vorticity gradient along which waves amplify during cyclogenesis.
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Le tourbillon potentiel (TP) est un concept conservatif de dynamique des fluides qui décrit la valeur du tourbillon dans une masse de fluide (généralement l'air ou l'océan) dans une colonne comprise entre deux surfaces isentropes adjacentes. Un déplacement depuis une latitude standard arbitraire vers une autre, réduit ou étire l'épaisseur de la colonne afin de conserver le tourbillon potentiel et cette valeur permet ainsi d'identifier les caractéristiques de la masse et de suivre son déplacement.
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Il termine vorticità potenziale si riferisce al rapporto tra vorticità e spessore di un vortice. Riveste grande importanza in meteorologia e climatologia perché si mantiene costante in assenza di attriti, conseguentemente alla conservazione del momento angolare. Aiuta pertanto a comprendere tutti i fenomeni in cui è implicata la produzione di vorticità, come le onde di Rossby, la ciclogenesi, le correnti oceaniche.
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Potentielle Vortizität
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Tourbillon potentiel
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Vorticità potenziale
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渦位
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Potential vorticity
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Wirowość potencjalna
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Die potentielle Vortizität oder potentielle Vorticity ist als Maß für die Scherung von Strömungen insbesondere in der Ozeanografie und der Meteorologie von Bedeutung. Sie kombiniert die Erhaltung der Wirbelstärke (Vortizität) mit der Erhaltung der Masse und ist ein Spezialfall des ertelschen Wirbelsatzes. Die potentielle Vortizität ist definiert als: mit
* die relative Vortizität
* die planetarische Vortizität
* die Winkelgeschwindigkeit
* die Dichte
* der Nabla-Operator
* eine skalare Größe, die nur vom Druck und der Dichte abhängt, zum Beispiel die potentielle Temperatur oder die potentielle Dichte. Als Maßeinheit der potentiellen Vortizität ist in der Meteorologie die PVU (potential vorticity unit) gebräuchlich: Quelle bzw. Senke potentieller Vortizität sind barokline Effekte und Reibung. Falls folgende Einschränkungen für die Strömung gelten: 1.
* keine Reibung 2.
* ist Erhaltungsgröße, d. h. 3.
* Barotropie, d. h. oder dann ist auch die potentielle Vortizität eine Erhaltungsgröße: Daraus folgt, dass die relative Vortizität abnehmen muss, wenn die planetarische Vortizität zunimmt, z. B. bei Bewegung einer Wassersäule nach Norden. Dies ist analog zur Drehimpulserhaltung der Mechanik. Wenn eine Funktion von Dichte und Druck ist, d. h. , ist dies gleichbedeutend mit Adiabasie. Dann kann die erhaltene potentielle Vortizität auch dargestellt werden als: mit
* die geographische Breite
* die Wassertiefe.
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In fluid mechanics, potential vorticity (PV) is a quantity which is proportional to the dot product of vorticity and stratification. This quantity, following a parcel of air or water, can only be changed by diabatic or frictional processes. It is a useful concept for understanding the generation of vorticity in cyclogenesis (the birth and development of a cyclone), especially along the polar front, and in analyzing flow in the ocean. Potential vorticity (PV) is seen as one of the important theoretical successes of modern meteorology. It is a simplified approach for understanding fluid motions in a rotating system such as the Earth's atmosphere and ocean. Its development traces back to the circulation theorem by Bjerknes in 1898, which is a specialized form of Kelvin's circulation theorem. Starting from Hoskins et al., 1985, PV has been more commonly used in operational weather diagnosis such as tracing dynamics of air parcels and inverting for the full flow field. Even after detailed numerical weather forecasts on finer scales were made possible by increases in computational power, the PV view is still used in academia and routine weather forecasts, shedding light on the synoptic scale features for forecasters and researchers. Baroclinic instability requires the presence of a potential vorticity gradient along which waves amplify during cyclogenesis.
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Le tourbillon potentiel (TP) est un concept conservatif de dynamique des fluides qui décrit la valeur du tourbillon dans une masse de fluide (généralement l'air ou l'océan) dans une colonne comprise entre deux surfaces isentropes adjacentes. Un déplacement depuis une latitude standard arbitraire vers une autre, réduit ou étire l'épaisseur de la colonne afin de conserver le tourbillon potentiel et cette valeur permet ainsi d'identifier les caractéristiques de la masse et de suivre son déplacement. Le tourbillon potentiel est utilisé en météorologie et en océanographie pour décrire le mouvement vertical dans l'atmosphère et l'océan. C'est un concept servant à déterminer la cyclogénèse (formation des dépressions atmosphériques le long des fronts) et dans l'analyse des flux océaniques. Par exemple, la physique du mistral dans le sud-est de la France a longtemps été mal comprise car il est contre-intuitif que le temps soit ensoleillé à Marseille avec un vent violent de nord-ouest alors qu'à Nice un vent fort d'est souffle avec de la pluie. L'explication de ce phénomène découle du théorème de conservation du tourbillon potentiel et de son importance physique.
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渦位（うずい、英: potential vorticity）とは、回転している空気塊や水塊を、体積を変化させずに回転軸方向に伸縮させたときに保存される物理量である。渦度と、成層状態の変化（物質の伸縮）による変位の、ドット積に比例する。系が非断熱過程にあるとき、または系に摩擦が働く場合を除き、渦位は保存される。 低気圧の発生を考える上で渦の変化を考えるが、渦位という概念を取り入れるとこれが考えやすくなるのでよく利用される。同様に、海洋における海流の渦でも利用する。また、ジェットストリーク（ジェット気流の最速部）において成層圏の大気が押し下げられて対流圏に侵入する現象の説明に用いられ、海洋でも同じように強い潮流の周囲で海水層が引き込まれる現象の説明に用いられる。アンデスなどの山脈上空において、上空の偏西風が赤道寄りに曲がる現象も渦位の保存で説明できる。 傾圧不安定が発生するためには、温帯低気圧の発生初期に偏西風波動が増幅され、渦位の勾配が生じることが必要である。
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Il termine vorticità potenziale si riferisce al rapporto tra vorticità e spessore di un vortice. Riveste grande importanza in meteorologia e climatologia perché si mantiene costante in assenza di attriti, conseguentemente alla conservazione del momento angolare. Aiuta pertanto a comprendere tutti i fenomeni in cui è implicata la produzione di vorticità, come le onde di Rossby, la ciclogenesi, le correnti oceaniche. Dal punto di vista matematico, con questo termine si indicano alcune diverse grandezze di cui le più importanti sono: la vorticità potenziale di Rossby e la vorticità potenziale di Ertel. La prima si conserva nei moti di fluidi omogenei con velocità orizzontali indipendenti dall'altezza (approssimazione shallow homogeneous layer). La seconda, più in generale, nei fluidi stratificati, a meno di effetti frizionali e . L'uso dello stesso nome per quantità diverse non genera confusione, perché la prima vale solo per fluidi omogenei in moti quasi orizzontali, la seconda vale solo per fluidi stratificati.
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Wirowość potencjalna, PV – miara ścięcia przepływu wykorzystywana w oceanografii i fizyce atmosfery. Wielkość ta jest kombinacją zasady zachowania wirowości i masy i jest specjalnym przypadkiem . Zasada zachowania wirowości potencjalnej jest wykorzystywana w fizyce atmosfery i oceanografii do opisu fal Rossby’ego.
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24730
