Corrente geostrófica

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Explicação simples

A água do mar naturalmente tende a passar de uma região de alta pressão (ou alto nível do mar) para uma região de baixa pressão (ou baixo nível do mar). A força empurrando a água em direção à região de baixa pressão é chamada de força de gradiente de pressão. Em um fluxo geostrófico, em vez de água que se move de uma região de alta pressão (ou alto nível do mar) para uma região de baixa pressão (ou baixo nível do mar), ela se move ao longo das linhas de pressão igual (isobares). Isso ocorre porque a terra está girando. A rotação da Terra resulta em uma "força" sendo sentida pela água que se move da alta para a baixa, conhecida como força de Coriolis. A força Coriolis atua em ângulos retos ao fluxo e, quando equilibra a força do gradiente de pressão, o fluxo resultante é conhecido como geoestófico.

Como afirmado acima, a direção do fluxo é com a alta pressão à direita do fluxo no hemisfério norte e a alta pressão à esquerda no hemisfério sul. A direção do fluxo depende do hemisfério, porque a direção da força coriolis é oposta nos diferentes hemisférios.

Formulação

Veja também: Formulação GeoStrófica eólica

As equações geostróficas são uma forma simplificada das equações de Navier -Stokes em um quadro de referência rotativo. Em particular, supõe-se que não haja aceleração (em estado estacionário), que não há viscosidade e que a pressão seja hidrostática. O saldo resultante é (Gill, 1982):

f v = 1 ρ ∂ p ∂ x {\displaystyle fv={\frac {1}{\rho }}{\frac {\partial p}{\partial x}}} f u = − 1 ρ ∂ p ∂ y {\displaystyle fu=-{\frac {1}{\rho }}{\frac {\partial p}{\partial y}}}

onde f {\ displayStyle f} é o parâmetro coriolis, ρ {\ displayStyle \ rho} é a densidade, p {\ displayStyle p} é a pressão e u, v {\ displaystyle u, v} são as velocidades no x, y {\ displayStyle x, y} -directions, respectivamente.

Uma propriedade especial das equações geostróficas é que elas satisfazem a versão em estado estacionário da equação de continuidade. Aquilo é:

∂ u ∂ x + ∂ v ∂ y = 0 {\displaystyle {\frac {\partial u}{\partial x}}+{\frac {\partial v}{\partial y}}=0}

Ondas rotativas de frequência zero

As equações que regem uma onda linear e rotativa de águas rasas são:

∂ u ∂ t − f v = − 1 ρ ∂ p ∂ x {\displaystyle {\frac {\partial u}{\partial t}}-fv=-{\frac {1}{\rho }}{\frac {\partial p}{\partial x}}} ∂ v ∂ t + f u = − 1 ρ ∂ p ∂ y {\displaystyle {\frac {\partial v}{\partial t}}+fu=-{\frac {1}{\rho }}{\frac {\partial p}{\partial y}}}

A suposição de estado estacionário feito acima (sem aceleração) é:

∂ u ∂ t = ∂ v ∂ t = 0 {\displaystyle {\frac {\partial u}{\partial t}}={\frac {\partial v}{\partial t}}=0}

Como alternativa, podemos assumir uma dependência de onda, periódica, no tempo:

u ∝ v ∝ e i ω t {\displaystyle u\propto v\propto e^{i\omega t}}

Nesse caso, se definirmos ω = 0 {\ displayStyle \ omega = 0}, revertemos para as equações geoestróficas acima. Assim, uma corrente geostrófica pode ser considerada uma onda de águas rasas rotativas com uma frequência de zero.

Veja também

Oceans portal
Geostrophic wind