켈빈파

켈빈파는 해안선이나 적도와 같은 지형적 경계 또는 도파관과 지구의 코리올리 힘의 균형을 이루는 바다나 대기의 파도입니다.켈빈파의 특징은 비산포성이라는 것입니다.즉, 파형의 위상속도는 모든 주파수에서 파동에너지의 그룹속도와 동일합니다.이것은 시간이 지남에 따라 해안 방향으로 이동하면서 모양을 유지한다는 것을 의미합니다.

켈빈 파동(유체 역학)은 또한 초유체 역학에서 소용돌이의 긴 스케일의 섭동 모드이다. 기상학적 또는 해양학적 유도의 관점에서, 누군가는 자오선 속도 성분이 사라진다고 가정할 수 있다(즉, 북-남 방향으로 흐름이 없으므로 운동량과 연속성 방정식이 훨씬 간단해진다).이 파도의 이름은 발견자인 켈빈 경(1879)^[1][2]의 이름을 따서 지어졌다.

연안 켈빈파

평균 깊이 H의 성층 해양에서는 어느 정도 θ의 교란으로 인해 자유파가 해안 경계를 따라 약 30km 규모의 내부 켈빈파 형태로 전파된다(따라서 해안 부근에 갇히게 된다.이러한 파도는 해안 켈빈파라고 불리며, 바다에서 약 2m/s의 전파 속도를 가지고 있습니다.해안에서 횡단속도 v가 0(v = 0)이라고 가정하면 경계파, 에지파, 트랩파 또는 표면파(^[3]Lamb파와 유사)라고 불리는 파형의 종류에 속하는 해안 켈빈파의 위상속도에 대한 주파수 관계를 풀 수 있다.(선형화된) 원시 방정식은 다음과 같습니다.

• 연속성 방정식(수평 수렴 및 발산 효과 설명):

${\displaystyle {\frac u} {\frac v} {\frac y} = frac {-1} {H}{\frac {\partial \eta}{\partial t}}$

• u-폭풍 방정식(지역 풍력 성분):

$(\displaystyle\frac{\fract}=-gccfrac{\fracx}+fv}$

• v-항등식(중간 풍력 성분):

$(*displaystyle {\frac v} {\fu} = - gcfrac {\fu} )$

코리올리 계수 f가 우측 경계 조건을 따라 일정하고 구역 풍속이 0으로 설정된다고 가정하면 기본 방정식은 다음과 같다.

• 연속성 방정식:

$(\displaystyle {\frac v} {\frac y} = frac {-1} {H}{\frac {\partial \eta}{\partial t}}$

• u-제곱 방정식:

${\displaystyle gbrac}{\display x}=fv}$

• v-제곱 방정식:

${\displaystyle \frac{\mathrm{\partial }}{}}$ ${\displaystyle \frac{v}{\mathrm{}}}$∂ ${\displaystyle t\frac{}{}=}$ - g${\displaystyle \frac{\mathrm{}}{}}$∂$y$ \$displaystyle$ \ $frac \ frac$ v { \ $flac$t$} =$ - $gg$frac \ $eta$} { \ $flac$ y$\}$

이러한 방정식의 해는 다음과 같은 위상 속도를 산출합니다². c = gH는 지구 자전의 ^[4]영향을 받지 않는 얕은 물 중력파와 같은 속도입니다.파도와 함께 이동하는 관측자의 경우, 해안 경계(최대 진폭)는 항상 북반구에서는 오른쪽, 남반구에서는 왼쪽이다(즉, 이러한 파도는 서쪽 경계에서는 적도 방향 - 음의 위상 속도 - 그리고 동쪽 경계에서는 극의 방향 - 양의 위상 속도 –파도는 대양 ^[3]유역 주변에서 사이클론적으로 움직인다.)

적도 켈빈파

적도대는 기본적으로 도파관 역할을 해 적도 부근에 교란이 끼게 하고, 적도 켈빈파는 적도가 북반구와 남반구 양쪽의 지형 경계와 유사하게 작용하기 때문에 이 파동이 해안으로 둘러싸인 켈빈파와 매우 유사하기 때문에 이 사실을 보여준다.원시방정식은 연안 켈빈파 위상속도해(U-모멘텀, V-모멘텀, 연속방정식)를 개발하기 위해 사용되는 것과 동일하며 운동은 단방향이며 ^[3]적도와 평행하다.^[3]이러한 파장은 적도이기 때문에 코리올리 매개변수는 0도에서 사라지기 때문에 다음과 같은 적도의 베타 평면 근사치를 사용해야 한다.

${\displaystyle f=f_{0}+\display y,}$

여기서 β는 위도에 따른 코리올리 매개변수의 변동입니다.이 적도 베타 평면의 가정은 동쪽 속도와 남북 압력 구배 사이의 지질학적 균형을 필요로 한다.위상 속도는 해안 켈빈 파도와 동일하며, 적도 켈빈 파동이 분산되지 않고 동쪽으로 퍼져 나간다는 것을 나타냅니다(지구가 회전하지 ^[3]않는 행성인 것처럼).바다의 첫 번째 기압 모드의 경우, 일반적인 위상 속도는 약 2.8m/s로 적도 켈빈파가 뉴기니와 남미 사이의 태평양을 횡단하는 데 2개월이 걸린다. 해양 및 대기 모드가 높을 경우 위상 속도는 유체 흐름 속도에 ^[3]필적한다.

적도의 움직임이 동쪽으로 가면 코리올리 세력이 북반구의 운동 방향의 오른쪽에 작용하기 때문에 북쪽으로 향하는 편차는 적도로 돌아오고, 남쪽으로 향하는 편차는 코리올리 세력이 운동 방향의 왼쪽으로 작용하기 때문에 적도로 돌아오게 된다.남반구에 있습니다.서쪽 방향으로의 이동의 경우 코리올리 힘은 적도를 향해 북향 또는 남향 편차를 회복하지 않습니다.따라서 적도 켈빈파는 동쪽 방향으로의 이동에만 가능합니다(위에서 설명한 바와 같이).대기와 해양 적도 켈빈파 모두 서태평양의 조건 변화를 동태평양으로 전달함으로써 엘니뇨-남부 진동의 역동성에 중요한 역할을 한다.

적도 켈빈파를 연안 켈빈파와 연관짓는 연구가 있어왔다.무어(1968년)는 적도 켈빈파가 "동쪽 경계"에 도달하면 에너지의 일부가 행성파와 중력파의 형태로 반사되고 나머지 에너지는 해안 켈빈파로 동쪽 경계를 따라 극을 향해 전달된다는 것을 발견했다.이 과정은 일부 에너지가 적도 지역에서 손실되어 ^[3]극지방으로 운반될 수 있음을 나타냅니다.

적도 켈빈 파장은 종종 표면 풍압의 이상과 관련이 있다.예를 들어, 중앙 태평양의 풍력 이상(동향)은 적도 켈빈 파동으로 동쪽으로 전파되는 20°C 등온수심도에서 양성 이상을 일으킨다.

최근 적도 켈빈파는 위상 절연체에서 발견되는 것과 유사한 전형적인 위상 보호 ^[5]들뜸의 경우로 나타났다.

「 」를 참조해 주세요.

• 로스비파
• 로스비 중력파
• 적도 로스비파
• 켈빈-헬름홀츠 불안정성
• 에지파
• 열대파

레퍼런스

외부 링크

• 미국 기상학회의 켈빈 파동 개요.
• 켈빈 웨이브에 대한 미 해군 페이지.
• Kelvin Wave에 대한 슬라이드 쇼(utexus.edu).
• Kelvin Wave Renews El Nino - NASA, 지구 관측소, 2010년 3월 21일 이미지