Konvektion

1. Vad är det vi vill beskriva?Fenomen på ”mesoskalan”, mellan synoptisk meteorologi och mikrometeorologi Konvektion Sjöbris Låga moln Brant terräng

2. Meteorologiska modellers utveckling • Rörelseekvationerna, Eulers ekvationer kända långt tillbaka. Kan användas för analytiska lösningar. • De första datorerna krävde enkla modeller med en låg upplösning, 50 – 100 km. • Barotropa modeller, ingen vertikalrörelse. • Dagens och gårdagens modeller, 10-50 km. • Hydrostatiska modeller, måttlig vertikal acceleration. • Dagens och morgondagens modeller, 1-10 km. • Icke-hydrostatiska modeller, inga begränsningar i vertikala rörelser.

3. Typiska tids- och rums-skalor för några meteorologiska fenomen

4. Atmosfärens energispektrum

5. Vad kan vi beskriva när vi ökar upplösningen?

6. Vad är hydrostatisk och vad är icke-hydrostatisk ?

7. ~ 1 km ~ 1 km Hydrostatiska approximationen: • Trycket i en punkt bestäms av massan ovanför. Den vertikala hastigheten w är diagnostisk. • Det betyder inte att w == 0 eller konstant • Icke - hydrostatiska ekvationen: • När den horisontella skalan börjar krympa gäller inte detta längre.

8. Det icke-hydrostatiska systemet beskriver bättre de vågor som t.ex genereras av en fjällkedja. De hydrostatiska vågorna blir förvrängda samt ger energitransport i fel riktning. Vertikalhastigheten blir överskattad eftersom tryckgradienten blir för kraftig dp/dz = -( g – dw/dt )

9. Hur beskriver vi konvektioni ett (icke) hydrostatiskt system?

10. Andra approximationer • Kontinuitetsekvationen säger oss att massan är bevarad • Om vi bortser från att densiteten varierar i tiden får vi den anelastiska approximationen (filtrerar ljudvågor) • Om vi även antar att de rumsliga variationerna i densitet är små får vi en inkompressibel atmosfär

11. På vilka skalor gäller de olika approximationerna AROME NH-HIRLAM HIRLAM De icke - hydrostatiska termerna är viktiga för de korta skalorna (mesoskalan) Den anelastiska delen kan vara viktig för den långa skalan, Rossbyvågor. För ett icke hydrostatiskt kompressibelt system får vi två nya prognostiska variabler: tryck och vertikalhastighet.

12. Sammanfattning • För att fånga atmosfärens småskaliga fenomen måste vi öka upplösningen i våra modeller • Vid en hög rumslig upplösning gäller inte den hydrostatiska approximationen längre. • En icke-hydrostatisk modell är dyrare, bla för att vi får fler prognostiska variabler. • En hydrostatisk modell överskattar vertikalvinden.