Роль вихревой влажной конвекции в создании турбулентного вихревого динамо в атмосфере

Гипотеза о турбулентном вихревом динамо, предложенная и теоретически обоснованная учеными ИКИ РАН, связана с особыми свойствами мелкомасштабной спиральной турбулентности с нарушенной зеркальной симметрией. Обсуждению работ этого направления посвящен обзор [1]. В спиральных турбулентных средах возможен обратный каскад энергии от мелких масштабов к крупным, способствующий усилению и поддержанию крупномасштабных вихревых возмущений. Впервые такой эффект был найден в электропроводящей среде, он лежит в основе механизма МГД-динамо, играющего важную роль в астрофизических процессах.

Как предполагалось [1], действие в спиральной электро-непроводящей среде механизма ВИХРЕВОГО динамо должно приводить к образованию крупномасштабных долгоживущих вихрей, как в гидродинамической, так и в атмосферной турбулентности. Примером таких вихрей в природных условиях могут служить тропические циклоны в атмосфере Земли. Однако обосновать применимость этой абстрактной теории в исследованиях тропических циклонов стало возможным относительно недавно – после открытия американскими учеными вихревой влажной конвекции в тропиках и ее роли в зарождении тропических циклонов [2-4].

В настоящем докладе обсуждается и обосновывается решающая роль вращающихся кучево-дождевых облаков, известных как вихревые горячие башни (Vortical Hot Towers - VHTs) [2], в качестве необходимого элемента для обеспечения эффекта динамо в условиях тропического циклогенеза. Проведена аналогия между ролью взаимодействия «влажная конвекция - вертикальный сдвиг ветра» при создании вихревого динамо в атмосфере и ролью средней электродвижущей силы, обеспечивающей МГД динамо в электропроводящей среде [5]. Полученные результаты легли в основу предложений [5,6] по практической реализации ранней диагностики и прогноза тропического циклогенеза c помощью самых современных средств метеорологического анализа.

Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ по проекту № 16-05-00551-а.