ОПТИМАЛЬНЫЕ ВОЗМУЩЕНИЯ В АТМОСФЕРНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ
Автор: Наталья Викторовна Вазаева
Соавторы: Отто Гурамович Чхетиани
Организация: Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН
Предложена модель развития субмезомасштабных структур, которые являются следствием развития оптимальных возмущений в атмосферном пограничном слое (АПС) и связаны как со сдвигом ветра, так и с его агеострофической компонентой. Модель позволяет решить задачу об оценке масштабов, которые оказываются порядка 100-200 м по вертикали и 300-600 м по горизонтали, и ориентации стриков. Подобные масштабы характерны и для экспериментальных данных о структуре поля ветра в нижней части АПС, полученных при акустическом зондировании АПС доплеровским трехкомпонентным минисодаром высокого разрешения (ВРМС) в летний период 2017-2019 гг. на Цимлянской научной станции (ЦНС). Измерения проводились с разрешающей способностью по высоте 1 м на высотах 2-45 м с временным интервалом 1 с. Технические возможности ВРМС позволяют детально проследить развитие наблюдаемых субмезомасштабных структур (стриков), экспериментальная регистрация которых ранее не представлялась возможной. Для рассматриваемого периода измерений фиксируются кратковременные быстроразвивающиеся структуры с характерными временами 5-10 минут и масштабами 300-500 м. Эти значения оказываются близкими к полученным модельным оценкам.
Пространственное распределение продольной компоненты скорости по осям y,z, отражающее масштабы стриков, для момента времени, соответствующего максимальному значению безразмерной энергии. Отрицательные значения показаны пунктирной линией. Серые контурные линии – продольная компонента скорости установившейся мезомасштабной циркуляции при Re=150.
Данная работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ (проект № 20-17-00214).
1.Чхетиани О.Г., Вазаева Н.В. Об алгебраических возмущениях в атмосферном пограничном слое // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. T. 55. № 5. С. 62-75. DOI: https://doi.org/10.31857/S0002-351555562-75
2.Вазаева Н.В. Чхетиани О.Г., Курганский М.В., & Каллистратова М.А. Спиральность и турбулентность в атмосферном пограничном слое //Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57. №. 1. С. 34-52. DOI: 10.31857/S0002351521010120
