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Ekman layer


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Ekman layer 艾克曼層
Ekman layer(或Spiral 艾克曼層(螺旋風層) M0000
在切應力不變之地面邊界層(Surface boundary layer)與近似地轉平衡大氣下被視為理想流體之自由大氣間之轉變層。在艾克曼之分析中,此層內之渦粘度(Eddy viscosity)係假定為不變,後來之計算已放寬此假設。
Ekman pumping 艾克曼抽吸 M
Ekman spiral 艾克曼螺旋
Ekman spiral 艾克曼螺旋 01 M0000
1.在氣象學中指大氣之「行星界層」(Planetary boundary laayer) 內風分佈之理想化數學描述。在此層大氣中,地球表面對空氣運動有最顯之影響。此項模式可藉下述各項假定予以簡化,即此層內之「渦流黏度」(Eddy viscosity)與密度為常數,連動為水平並穩定者
, 「等壓線」(Isobar)為直線且平行,以及「地轉風」(geostrophic wind)不隨高度變化。x 方向係取沿氣壓「梯度」(Gradient)之方向;在任一高度 z上 x與 y方向之分風速u 及v 近似方程各為:
U=-(Vg)e**- β(sinβ), v-Vg[1-(e**-β)(cos β)], 式中Vg為地轉風速,β=z(f/2Km)**1/2, f 為「科氏參數」(Coriolis parameter), Km
為渦流黏度。最低層H 稱為「地轉風高度」(Geostrophic wind level) [或「梯度風高度」(Gradient wind level)], 該處u=0, 故實際風與地轉風方向相同,此層高度可以下式表示:
 H=(2Km/f)**1/2 (3/4 π+ α0),   式中α0 為地面風與地面等壓線間角度。此高度上實際風速略超過地轉風速,其差值則視β值而定。艾克曼螺旋為一等角螺旋,以地轉風為其頂點。在地轉風層以下,其風吹過等壓線指向低壓,其角度以地面為最大,但不超過45
°,風向量與地轉風向量之偏差係向上以指數率遞減。 此項螺旋論為艾克曼於一九○二年所求得,係用於在穩定風速影響下海洋上層洋流之運
動。一九○八年愛克布龍(Akerblom)將此理論應用於大氣中。
Ekman spiral 艾克曼螺旋 02 M0000
☆見:「副流」:(Secondary flow)。 2.艾克曼原始所應用於洋流者,係以圖解法表示海洋表面層內理論之風成流隨深度變化