Модель структурных функций электрической турбулентности атмосферы с учетом когерентных структур и перемежаемости

На основе упрощенной аналитической модели одномерной турбулентности со степенным спектром флуктуаций, имеющих случайные фазы, с добавлением в аналитическую выборку мелкомасштабных когерентных структур и перемежаемости проведены (дополнительные к ранее выполненным исследованиям) численные расчеты влияния когерентных структур и перемежаемости на характеристики структурных функций (СФ) атмосферной турбулентности Sm(L), определяемых по стандартным формулам, где m порядок структурной функции, L разница в положении двух слоев по высоте. Учет локализованных в пространстве когерентных структур (КС) и перемежаемости проведен в данной работе на основе введения в поле электрической турбулентности локализованных по высоте функций (типа лоренцовского распредения поля) с рядом параметров, определяющих амплитуды КС, их толщину, распределение КС по конкретному диапазону высот, а перемежаемость описывается множителями, задающими вариации уровня турбулентности (в пределах, например, 10-50 %), распределение вариаций по длине исследуемой выборки, характерные толщины вариаций. На основе выполненных численных расчетов структурных функций Sm(L) для некоторого выбора исходных параметров показано, что учет когерентных структур и перемежаемости турбулентности может приводить к существенным отклонениям полученных профилей СФ от часто используемых в приложениях чисто степенных скейлингов. Развиваемый подход к анализу электрической турбулентности позволяет дать обосонование причин возникновения особенностей СФ, наблюдаемых при обработке экспериментальных данных, в частности, измерений вертикального профиля электрического поля в грозовой облачности. Важно отметить, что проведенные ранее исследования турбулентности в атмосфере и ионосфере показали, что экспериментальные данные часто демонстрируют значительную неоднородность распределения атмосферной и ионосферной турбулентностей в пространстве. Следовательно, развиваемый модельный подход позволит обосновать вполне корректную интерпретацию возникающих при этом особенностей в характеристиках структурных функций, их скейлингах, в зависимости структурных функций от параметров когерентных структур и перемежаемости. Представляет интерес в последующих исследованиях провести обработку экспериментальных данных по неоднородной турбулентности в целях определения параметров когерентных структур и перемежаемости в конкретных случаях. В целях дальнейшего развития представленной в докладе методики необходимо в будущем исследовать эффекты когерентных структур и перемежаемости при обобщении рассмотренной задачи на случаи двухмерной и трехмерной турбулентностей. Однако следует отметить, что такое обобщение значительно усложнит необходимые расчеты и их обьем, требующийся для адекватного исследования роли когерентных структур и перемежаемости в динамике электрической турбулентности грозовой облачности.