Dinamička meteorologija - Prof. dr. Mlađan Ćurić

Ovaj udžbenik predstavlja sveobuhvatni prikaz problematike dinamičke meteorologije. Prilikom pisanja nastojalo se da knjiga bude savremena kako po sadržaju tako i po tehničkim detaljima. Prethodno izdanje udžbenika Dinamička meteo- rologija, istog autora, objavljeno 2002. godine, prošireno je nekim poglavljima u skladu sa novim saznanjima. Neka poglavlja su izmenjena i skraćena. Knjiga je obogaćena savremeno dizajniranim slikama koje bolje ilustruju analizirane procese. Koncepcija izlaganja je takva da se najpre opisuju osnovne karakteristike atmosfere. Zatim se razmatraju osnovni zakoni kretanja vazduha u atmosferi i termodina- mika atmosfere. Iz tih osnovnih zakona izvedene su jednačine koje su fundamentalne jednačine dinamičke meteorologije, kao što su omega jednačina izražena pomoću Q vektora, jednačina tendencije geopotencijala itd. Na kraju, kao ilustracija istovremene upotrebe skupa osnovnih jednačina za nalaženje kretanja vazduha u atmosferi, opisano je kretanje vazduha u okolini orografskih prepreka različitih razmera. U obimnom dodatku mogu se naći razne korisne informacije. U poslednjih nekoliko decenija dinamička meteorologija je značajno napredovala. Detaljnije poznavanje atmosfere omogućila su savremena satelitska merenja i detaljne kompjuterske simulacije njenog ponašanja. Na taj način su nađeni odgovori na mnoga otvorena pitanja, ali je i povećan broj kompleksnih pitanja o zakonitostima ponašanja atmosfere. U isto vreme atmosfera, i meteorologija kao nauka koja je izučava, postala je centar nauke i tehnologije uopšte, jer igra ključnu ulogu u razvoju čovečanstva. Otuda se oseća potreba da se u ovakvom delu objasne teorijske osnove tih kompleksnih procesa. Knjiga je prvenstveno namenjena studentima meteorologije na Fizičkom fakultetu u Beogradu, a može biti od koristi i svim starijim kolegama meteorolozima. Sadržaj udžbenika prilagođen je osnovnoj nameni. Prvih sedam glava udžbenika, izdvojenih kao deo I, potpuno pokrivaju gradivo predviđeno nastavnim planom i programom za predmet Dinamička meteorologija I, dok glave 8 do 14, izdvojene kao deo II, pokrivaju gradivo predmeta Dinamička meteorologija II. Knjigu mogu koristiti i svi oni koje zanima matematičko – fizičko tumačenje osnovnih procesa u atmosferi. Recenzenti - prof. Lazar Lazić i prof. Dejan Janc

Iz sadržaja: DEO I 1. UVOD

• Osnovne karakteristike atmosphere
• Jednačina stanja za suvi vazduh
• Jednačina stanja za vodenu paru
• Jednačina stanja za vlažni vazduh
• Skalarna polja u atmosferi
• Vektorska polja
• Interpretacija linearnog strujnog polja
• Helmholtova teorema
• Razmerna analiza

• Jednačina kontinuiteta u pravouglom Descartesovom koordinatnom sistemu
• Jednačina kontinuiteta u p-sistemu
• Interpretacija divergencije vektora brzine
• Vertikalna kretanja
• Povezanost divergencije brzine i lokalne promene pritiska pri tlu
• Računanje divergencije brzine kada se poznaje brzina u diskretnim tačkama
• Divergencija u prirodnom koordinatnom sistemu
• Kinematički granični uslov
• Dinamički granični uslov

• Realne sile
• Sile koje su posledice rotacije
• Neka uobičajena slaganja sila

• Jednačina kretanja u sistemu koji rotira zajedno sa Zemljom
• Razmerna analiza jednačine kretanja
• Kretanje pod dejstvom sile zemljine teže
• Kretanje pod dejstvom sile potiska – energija nestabilnosti
• Kretanje pod dejstvom Coriolisove sile
• Jednačina kretanja u cilindričnom koordinatnom sistemu
• Jednačine kretanja u p-sistemu
• Jednačine kretanja u prirodnom koordinatnom sistemu
• Jednačina kretanja u sfernom koordinatnom sistemu

• Kretanje u planetarnom graničnom sloju atmosphere
• Geostrofski vetar
• Termički vetar Gradijentni vetar
• Stacionarni kružni vrtlozi
• Kvazigeostrofska jednačina kretanja

• Primeri promene pritiska u mirnoj suvoj atmosferi
• Promena gustine suvog vazduha sa visinom
• Promena vlažnosti sa visinom
• Primena barometarske visinske formule
• Otklon ose centara niskog i visokog pritiska od vertikale

• Specifična toplota vlažnog vazduha
• Unutrašnja i spoljašnja toplota isparavanja vode
• Unutrašnja energija i entalpija vazduha
• Entropija vazduha i vodene pare
• Planckova i Clausius – Clapeyronova jednačina
• Prvi princip termodinamike za element vazduha čija se masa ne menja
• Promena temperature vazduha
• Promena vertikalnog temperaturnog gradijenta premeštanjem slojeva vazduha
• Promena temperature elementa vazduha prilikom politropnih procesa
• Zagrevanje atmosfere toplotom kondenzacije

• Hidrostatička stabilnost
• Hidrodinamička nestabilnost

• Cirkulacija
• Jednačina vrtložnosti
• Jednačina divergencije
• Jednačina tendencije pritiska
• Richardsonova jednačina
• Kvazigeostrofski sistem jednačina
• Jednačina tendencije geopotencijala
• Omega jednačina
• Q vektor
• Ageostrofska cirkulacija
• Idealizovani model baroklinih poremećaja

• Granične površi nultog reda
• Izgled profila graničnih površi
• Granične površi prvog reda

• Kinematika polja pritiska
• Rastavljanje linearnog polja vetra
• Jednačine strujnica parcijalnih polja vetra
• Jednačine strujnica nekih složenijih polja vetra
• Trajektorija delića vazduha

• Energija polja pritiska i Bernoulli – Bjerknesova jednačina
• Unutrašnja, gravitaciona potencijalna i kinetička energija atmosfere
• Pretvaranje unutrašnje i potencijalne energije u kinetičku energiju divergentnog i vrtložnog kretanja
• Disipacija kinetičke energije u atmosferi zbog trenja
• Pretvaranje energije prilikom stacionarnog cirkulisanja vazduha u atmosferi
• Pretvaranje energije zbog promene položaja hladne i tople vazdušne mase

• Opšte o poremećenjima koje izaziva orografija
• Opšti metod nalaženja poremećenja
• Lyreova teorija stacionarnih orografskih talasa
• Teorija orografskih talasa kada se posmatra trodimenziono poremećenje
• Rossbyjevi talasi

• Termodinamičke karakteristike zasićenog i suvog vazduha,vodene pare i ostale konstante

• Neke operacije sa vektorima
• Simbolički vektor ∇

• Neke definicije
• Definicija osnovnih operacija sa tenzorom

• Pravougli Descartesov sistem (x, y, z)
• Cilindrični sistem (r, θ, z
• Sferni sistem (λ, φ, r
• Integralne teoreme
• Temperatura, pritisak i gustina u standardnoj atmosferi kao
• funkcija geopotencijalne visine
• Merne jedinice međunarodnog sistema jedinica (SI)
• Grčki alfabet