بررسی تحلیلی شارش هوای روی کوهستان

Abstract

در اثر شارش هوا از روی تپه‌ها و کوه‌ها، گردش‌هایی در جو ظاهر می‌شود که اندازه و گسترش افقی آنها به ابعاد و اندازه مانع و نیز شرایط جوی مانند باد و پایداری قائم بستگی دارد. هنگامی که باد از روی کوهستان پهن عبور می‌کند، اگر جو درحالت پایدار باشد، بسته هواها به‌صورت یک الگوی موجی در صفحه قائم حرکت خواهند کرد. دراین بررسی ابتدا مؤلفه‌های مداری و قائم معادله تکانه و نیز معادله‌های انرژی ترمودینامیکی و پیوستگی درحالت پایا، بدون مالش و بدون چرخش برای جو غیرقابل تراکم، خطی‌سازی می‌شود و از ترکیب آنها یک معادله هلمهولتز برحسب سرعت قائم یا تابع جریان به‌دست می‌آید. سپس با به‌کارگیری تابع تبدیل فوریه، معادلة به‌دست آمده حل می‌شود. آزمایش‌ها برای یک و دو کوه منفرد با تغییر ارتفاع بیشینه قله، تغییر سرعت افقی باد و تغییر پارامتر اسکورر در یک و دو لایه صورت می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهد که در یک جو دو لایه، وقتی پارامتر اسکورر در لایة پایین بیشتر از لایة بالایی است، خط جریان از شکل کوه پیروی می‌کند و هرچه ارتفاع قله‌ها بیشتر باشد یا سرعت باد افزایش یابد، پشته‌ها و ناوه‌های خط جریان ناشی از اثر کوه ژرف‌تر می‌شوند. به‌علاوه هسته‌های بیشینه و کمینة سرعت قائم، به ترتیب در بخش رو به باد کوه و باد پناه آن تشکیل می‌شوند. گسترش این هسته‌ها با ارتفاع افزایش می‌یابد به‌طوری‌که این هسته‌ها در اطراف ارتفاع سه کیلومتری قرار دارند و دامنه آنها نیز تا ارتفاع ده کیلومتری امتداد می‌یابد.