Geostrophic Balance

എന്താണ് Geostrophic Balance ?

.

ജിയോഫിസിക്കൽ ഫ്ലൂയിഡിന്റെ കേസിൽ geostrophic balance, gradient balance എന്നിങ്ങനെ പലതരം ബാലൻസുകൾ നമുക്ക് പരിചയമുണ്ട്. എന്നാൽ എങ്ങിനെയാണ് ഇത്തരം ബാലൻസുകൾ, atmosphere ൽ ആയാലും ocean ൽ ആയാലും attain ചെയ്യുന്നത് ? തല്ക്കാലം ജിയോസ്ട്രോഫിക് ബാലൻസ് ഒന്ന് പരിശോധിക്കാം. ബാക്കിയുള്ളവ വഴിയെ പരിചയപ്പെടാം. 🙂

.

ഏതൊരു fluid parcel ഉം move ചെയ്യുന്നത്, ബേസിക്കലി pressure ലുള്ള വ്യത്യാസം അനുസരിച്ചാണല്ലോ (അങ്ങിനെ അല്ലാത്ത motions ഉം ഉണ്ട്, വഴിയെ പരിചയപ്പെടാം). താഴെ ചേർത്തിരിക്കുന്ന ചിത്രം ശ്രദ്ധിക്കുക.

                                   pgf

ഇവിടെ north ലേക്ക് പോകുംതോറും pressure കുറഞ്ഞുവരുകയാണല്ലോ. ഏത് direction ലാണോ pressure കൂടുന്നത് അതാണ്‌ pressure gradient ന്റെ direction. (Gradient എന്നത് ഒരു വെക്ടർ ആണല്ലോ) അതായത് ഇവിടെ pressure gradient ന്റെ direction south ലേക്കാണ്. പക്ഷെ, normally ഏതൊരു fluid parcel ഉം pressure കൂടിയ സ്ഥലത്തുനിന്ന് pressure കുറഞ്ഞ സ്ഥലത്തേക്കാണല്ലോ നീങ്ങുക. കാരണം, അവിടെ എന്തോ ഒന്ന് parcel നെ pressure കുറഞ്ഞ region ലേക്ക് പിടിച്ചുവലിക്കുന്നുണ്ട്. ഇതാണ് pressure gradient force (PGF). അതിനാൽ ഇവിടെ pressure gradient force north ലേക്കാണല്ലോ. (pressure gradient force is always in the opposite direction of pressure gradient).

.

Pressure കൂടിയ region ലുള്ള ഒരു fluid parcel consider ചെയ്യുക. നേരത്തേ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, north ലേക്കുള്ള PGF അനുസരിച്ച്, parcel north ലേക്ക് മൂവ് ചെയ്യാൻ തുടങ്ങുന്നു. പക്ഷെ, ഇങ്ങനെ മൂവ് ചെയ്യാൻ തുടങ്ങുന്നതോടെ, അവിടെ മറ്റൊരാൾ അവതരിക്കുന്നു കൊറിയോലിസ് ഫോഴ്സ് !!!

.

ചിത്രം ശ്രദ്ധിക്കുക.

                                 geostrophy

നമുക്കറിയാം, ഈ കൊറിയോലിസ് ഫോഴ്സ് movement ന്റെ right side ലേക്കാണ് (in Northern Hemisphere). അതായത് നേരെ പോകുന്ന parcel നെ just, right side ലേക്ക് വലിക്കുന്നു. Move ചെയ്യാൻ തുടങ്ങുമ്പോൾ, സ്പീഡ് കുറവായിരിക്കുമല്ലോ, അതുകൊണ്ട്, കൊറിയോലിസ് ഫോഴ്സും കുറവായിരിക്കും. (Coriolis force increases as velocity increases). അതായത്, movement തുടങ്ങുമ്പോൾ right ലേക്കുള്ള വലിവ് കുറവായിരിക്കും. എന്നാൽ, കുറച്ചുകഴിയുന്നത്തോടെ, parcel ന്റെ സ്പീഡ് കൂടുകയും, കൊറിയോലിസ് ഫോഴ്സ് കൂടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഓരോ സമയത്തും PGF ന്റെയുംകൊറിയോലിസ് ഫോഴ്സ് ന്റെയും vector sum ന്റെ direction ൽ ആയിരിക്കും parcel മൂവ് ചെയ്യുന്നത് (ഇത് ചിത്രത്തിൽ നിന്നും വ്യക്തമാണല്ലോ !! ). അങ്ങിനെ ഒരു ഘട്ടത്തിൽ PGF ഉം കൊറിയോലിസ് ഫോഴ്സ് ഉം ഏതാണ്ട് same and opposite ആകുന്നു. ഇങ്ങനെ, parcel isobar നു parallel ആയി മൂവ് ചെയ്യുന്നു. ഇത്തരം flows നെ geostrophic flow എന്നും, pressure gradient force ഉം കൊറിയോലിസ് ഫോഴ്സ് ഉം തമ്മിലുള്ള ഈ ബലൻസിനെ geostrophic balance എന്നും പറയുന്നു.

.

ഇവിടെ, നമ്മൾ friction ന്റെ effect neglect ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ തന്നെ, ഇത്തരം, pure geostrophic ബാലൻസ് ഒരു ideal situation ആണ്. Friction കൂടി കണക്കിലെടുത്താൽ, നമുക്ക് മറ്റൊരു ബാലൻസിൽഎത്തിച്ചേരാൻ കഴിയും അതാണ്‌ ageostrophic ബാലൻസ്. താഴെ ചേർത്തിരിക്കുന്ന ചിത്രം കാണുക

                                  geostrophic_wind

                             Figure shows the Ageostrophic balance

 

Geostrophic ബാലൻസിൽ PGF കൊറിയോലിസ് ഫോഴ്സിനെ ബാലൻസ് ചെയ്തു എങ്കിൽ, ഇവിടെ കൊറിയോലിസ് ഫോഴ്സിന്റെയും friction ന്റെയും sum ആണ് PGF നെ ബാലൻസ് ചെയ്യുക. ഇങ്ങനെയുള്ള situation flow isobar നു parallel ആയിരിക്കില്ല, പകരം isobar നെ cross ചെയ്തുകൊണ്ടായിരിക്കും. (ചിത്രം ശ്രദ്ധിക്കുക). Planetary Boundary Layer friction ന്റെ influence കൂടുതൽ ആയതിനാൽ, mid – latitude ലും surface winds (within PBL – 1.5-2 km) പലപ്പോഴും ageostrophic ബാലൻസിൽ ആയിരിക്കും. കൂടാതെ, കൊറിയോലിസ് ഫോഴ്സ് വീക്ക്‌ ആയതുകൊണ്ട് tropics ലും ഇത്തരം ബാലൻസ് കാണാൻ സാധിക്കും.

.

മേൽപ്പറഞ്ഞ ജിയോ സ്ട്രോഫിക് ബാലൻസ് മിഡ് ലാറ്റിട്യൂഡ് റീജിയണിൽ വളരെ വാലിഡ്‌ ആയ ഒരു അപ്രോക്സിമേഷൻ ആണ്. ഇതിനെ അടിസ്ഥാനത്തിലാണ് quasi-geostropohic theory ഉണ്ടായിട്ടുള്ളത്. ഈ തിയറി വളരെ അപ്രോക്സിമേറ്റഡ് ആയ ഒന്നാണെങ്കിലും ഒരു പരിധിവരെ, ജനറൽ സർക്കുലേഷന്റെ പ്രധാന സ്വഭാവങ്ങൾ explain ചെയ്യാൻ സാധിക്കും.

.

Further Reading:

.

  • An Introduction to Dynamic Meteorology – J R Holton

  • Geophysical Fluid Dynamics – Joseph Pedlosky

  • An Introduction to Theoretical Meteorology – S L Hess

Advertisements

4 thoughts on “Geostrophic Balance

    1. ​ഓ….അതു​ ​ശ്രദ്ധിച്ചില്ല………​
      Thanks for your interest to this blog. 🙂

    1. No need of thanks…… you only pointed out the mistake know…. 🙂

      Will be updating with more topics….

      Thanks for your interest….

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s