Сборник тезисов докладов шестнадцатой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", Москва, ИКИ РАН, 2018 год

(http://smiswww.iki.rssi.ru/d33_conf)

Спиральность тайфуна в модели спиральной турбулентности

Руткевич П.Б. (1), Голицын Г.С. (2), Руткевич Б.П (1)
(1) ИКИ, Москва, Россия
(2) ИФА, Москва, Россия
Известно, что в турбулентности, в которой нарушены какие-либо симметрии, возможны крупномасштабные структуры. Однако развитая турбулентность обычно восстанавливает нарушенную симметрию. Например, нарушение однородности или изотропности на крупном масштабе восстанавливается в меньших масштабах. При этом взаимодействие крупномасштабного возмущения с турбулентностью носит характер затухания этого возмущения за счёт турбулентной вязкости. Другое дело, если нарушенная симметрия не восстанавливается. Таким нарушением симметрии является нарушение отражательной инвариантности – спиральность. Спиральная турбулентность может приводить к крупномасштабной неустойчивости [1-3]. В этих работах методом осреднения по мелкомасштабной спиральной турбулентности были получены уравнения, описывающие неустойчивость на крупном масштабе в слое атмосферы при наличии вертикального градиента температуры. Неустойчивость возникает при превышении вертикальным градиентом температуры некоторого порогового значения. Порог неустойчивости зависит от спиральности турбулентности. Поэтому большое значение приобретает исследование спиральности турбулентности в атмосфере в условиях формирования тропического циклона. А также спиральность атмосферных структур на крупном масштабе таких, например, как спираль Экмана (см., [4-5]). Не меньшее значение приобретает также исследование спиральности на крупном масштабе такой крупномасштабной структуры как тропический циклон. В настоящей работе рассмотрены модели структуры ограниченного и безграничного размеров. Получено, что крупномасштабная структура является спиральной. Получена зависимость спиральности структуры от радиуса для такой модели тропического циклона. Решение для крупномасштабной спиральности структуры безграничного размера получается в виде гипергеометрической функции или функции Лагерра. В этом случае спиральность уменьшается с радиусом и обращается в нуль на бесконечности.

Ключевые слова: Спиральность, тропический циклон, турбулентность, Крупномасштабный вихрь.
Литература:
  1. Моисеев С.С., Руткевич П.Б., Тур А.В., Яновский В.В. // Вихревое динамо в конвективной среде со спиральной турбулентностью. ЖЭТФ, 1988, Т.94, С.144-153.
  2. Руткевич П.Б., Моисеев С.С. Эволюция и стационарное состояние крупномасштабной вихревой структуры. ЖЭТФ, 1996, т.109, в.5, с.1634-1644..
  3. Лупян Е.А., Мазуров А.А., Руткевич П.Б., Тур А.В. Генерация крупно-масштабных вихрей под действием спиральной турбулентности конвективной природы // ЖЭТФ. 1992. № 102. С. 1540.
  4. Курганский М.В. О связи между спиральностью и потенциальным вихрем в сжимаемой вращающейся жидкости // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1989. Т. 25. № 12. с. 1326–1329.
  5. Н. В. Вазаева, О. Г. Чхетиани, Р. Д. Кузнецов, М. А. Каллистратова, В. Ф. Крамар, В. С. Люлюкин, Д. Д. Кузнецов. Оценка спиральности в атмосферном пограничном слое по данным акустического зондирования. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2017. Т. 53. № 2. с. 200–214.

Презентация доклада

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

209