BruntVäisäläfrekvens

Brunt-Väisäläfrekvensen, ofta kallad buoyancy frequency eller N, är måttet på en stratifierad vätskans statiska stabilitet mot vertikala förskjutningar. Om ett luft- eller vätskepaket förskjuts vertikalt och återgår till sin omgivning utan friktionoscillationer, kommer det att falla tillbaka och oscillera med en naturlig frekvens som kallas N.

N^2 kan uttryckas i olika vanliga former. I atmosfären används ofta potentialtemperaturen θ: N^2 = (g/θ) (dθ/dz), där g är gravitationsaccelerationen och z är höjden. I termer av densitet ρ får man N^2 = -(g/ρ) (dρ/dz). I båda fallen är N^2 positiv när stratifikationen är stabil (density faller med höjd men på ett sätt som motverkar konvektion), noll vid neutralt stratifierat och negativt vid instabilt läge där konvektion uppstår. Enheten för N är s^-1.

Fysisk betydelse: N anger den naturliga frekvensen för vertikala buoyantionsrörelser i ett statiskt stabilt medium. Störs med en given frekvens ω, så att 0 < ω < N uppträder interna gravity waves i vätskan eller atmosfären. Rotation kan modifiera vågimplikationerna, men N beskriver i första hand stabiliteten och den vertikala dynamiken i stratifierade medier.

Användning: I atmosfären används Brunt-Väisäläfrekvensen för att bedöma konvektiv stabilitet, tropopausens och konvektiva processers utveckling samt tillståndet för atmosfärens vågfält. I oceanografi används N för att studera interna gravitationsvågor, blandning och skiktning i havsvattnet. N beräknas vanligtvis från vertikala profiler av temperatur och salinitet (eller densitet) och är en central parameter i studier av vätske- och luftmassors stabilitet och vågdynamik.