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Velocidade de propagação da frente de distúrbios no modelo hidrostático da atmosfera politrópica

Propagation speed of the front of disturbances in a hydrostatic model of a polytropic atmosphere

A atmosfera não contém ondas acústicas na aproximação hidrostática. Entre outras ondas, as ondas de Lamb, que se propagam horizontalmente, são as mais rápidas. A velocidade delas é comparável a do som. O valor exato da velocidade depende da escolha do estado básico da atmosfera usado para a linearização das equações hidrotermodinâmicas. Às condições reais da troposfera da Terra corresponde o estado com a estratificação térmica politrópica. A temperatura deste estado decresce em relação a altura a uma taxa de variação constante gama. Supomos que toda a atmosfera tenha uma estratificação politrópica, ou seja, verticalmente finita. Supomos também que a estratificação seja estaticamente estável <img SRC="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e6.gif" ALIGN="MIDDLE" ALT="n23a7e6.gif (472 bytes)">ou neutra <img src="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e2.gif" ALIGN="MIDDLE" ALT="n23a7e2.gif (288 bytes)">. O perfil vertical das autofunções é expresso, no modelo politrópico, através das funções de Bessel. Por isso, a equação de dispersão que determina os autovalores do problema e, como conseqüência, o espectro das oscilações da atmosfera, é transcendente. A solução mínima desta equação, isto é, gama o autovalor mínimo corresponde à velocidade máxima de propagação de desvios (velocidade da frente). Quando <img src="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e3.gif" ALT="n23a7e3.gif (238 bytes)" align="absmiddle">o autovalor mínimo pode ser encontrado facilmente com a ajuda do desenvolvimento da solução em série de potências da pequena diferença <img src="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e4.gif" ALT="n23a7e4.gif (208 bytes)" align="middle">. É mostrado que uma fórmula analítica simples, obtida mantendo-se na série só os dois primeiros termos, fornece uma boa aproximação não somente para este caso, como também para o caso oposto quando gama=0. Uma comparação dos cálculos obtidos pela fórmula analítica e, numericamente, pela equação de dispersão completa mostra uma alta precisão da fórmula em todo o intervalo <img src="http:/img/fbpe/rbg/v17n2-3/n23a7e5.gif" ALT="n23a7e5.gif (348 bytes)" align="middle">.

Modelo hidrodinâmico; Atmosfera; Estratificação politrópica; Ondas de Lamb


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