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Vorticity

 
     
  Vertikalkomponente der Rotation des Geschwindigkeitsfeldes. Die üblicherweise mit ζ bezeichnete Vorticity ist ein Mass für den Drehsinn einer Strömung. Man unterscheidet vier verschiedene Arten von Vorticity:


a) relative Vorticity ζrel: die auf das Koordinatensystem der rotierenden Erde bezogene Vorticity einer Strömung:

Vorticitymit x,y Raumkoordinaten in West-Ost- und Süd-Nord-Richtung sowie u,v als die entsprechenden
Geschwindigkeitskomponenten. Eine positive Vorticity verursacht eine Rotation entgegen dem
Uhrzeigersinn. b) planetarische Vorticity ζplan: aus einem Inertialsystem betrachtete Wirbelstärke einer Strömung, die
dadurch zustande kommt, dass diese bei der Drehung der Erde mitgeführt wird: ζplan=f,
wobei f für den Coriolisparameter steht.
c) absolute Vorticity ζabs: wird bei der Beschreibung grossräumiger Strömungen verwendet; die
absolute Vorticity ist als Summe von relativer Vorticity und Coriolisparameter definiert: ζabs=ζrel+ζplan, d) potentielle Vorticity ζpot: Produkt zwischen dem Gradienten einer konservativen skalaren Grösse ψ und der Rotation des Geschwindigkeitsfeldes Vorticity
:

VorticityIn der Meteorologie wird die potentielle Vorticity meist über die Änderung der potentiellen Temperatur θ mit dem Luftdruck p und die absolute Vorticity definiert als:

Vorticitywobei f=Coriolisparameter. Die potentielle Vorticity spielt in der modernen synoptischen Meteorologie eine herausragende Rolle, u.a. zur Identifikation von Luftmassen oder zur Bestimmung der Lage der Tropopause. Für adiabatische Prozesse ist die potentielle Vorticity eine Erhaltungsgrösse, für die gilt: dζpot/dt=0. Dies ist der nach dem Meteorologen H. Ertel benannte Ertelsche Wirbelsatz. Auch in weiten Teilen der Ozeane ist die potentielle Vorticity v.a. eine Erhaltungsgrösse. Wird in erster Näherung der Ozean als homogener Wasserkörper betrachtet, gilt:

Vorticitywobei H die Gesamtwassertiefe angibt. Die Erhaltung der potentiellen Vorticity ist Grundlage bei der Erklärung planetarischer und topographischer Rossbywellen.
 
 

 

 

 
 
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