Архив
Том 21, 2024
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 2. С. 221-229

Об атмосферных вихрях типа торнадо в модели аксиальной конвекции с влажным воздухом

П.Б. Руткевич 1 , Б.П. Руткевич 1 , Н.Ю. Комарова 1 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 01.03.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-2-221-229
Дистанционное изучение катастрофических атмосферных явлений, таких как тропические циклоны (ТЦ) и содержащиеся в них смерчи, занимает особое место в программах дистанционного мониторинга тропических возмущений. В первую очередь надо отметить задачи прогнозирования возникновения первичных форм возмущений и последующего перехода индивидуального первичного возмущения в развитую форму (как в ТЦ, так и в сопутствующие ему смерчи) (Bluestein, 1994). При этом наблюдается образование мощной облачности, возникающей за счёт испарения пара с океана. В данной работе рассмотрена задача развития вихревых движений типа торнадо в аксиально-симметричной геометрии. В модели учитывается зависимость вертикального профиля температуры от вертикальной скорости, которая параметризует выделение скрытой теплоты конденсации влаги, всегда присутствующей в атмосфере. Поскольку вертикальный профиль плотности насыщенного пара в поле силы тяжести уменьшается с высотой, восходящие конвективные потоки воздуха в рассматриваемой области будут насыщенными, а нисходящие потоки воздуха – практически сухими. Таким образом, вертикальный градиент температуры в силу наличия влажности предполагается зависящим от знака вертикальной скорости. Задача, следовательно, становится нелинейной. Для её решения было построено функциональное скалярное произведение для линейного оператора исходной задачи и граничных условий. Затем сделано разложение по малому параметру (по малой нелинейности) – получено решение сформулированной нелинейной задачи.
Ключевые слова: нелинейная конвекция, градиент температуры, насыщенный влажный воздух, скалярное произведение, граничные условия
Полный текст

Список литературы:

  1. Гершуни Г.З., Жуховицкий Е.М. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости. М.: Наука, 1972. 320 с.
  2. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 5. Статистическая физика. Ч. 1. М.: Наука, 1986. 586 с.
  3. Матвеев Л.Т. Физика атмосферы. СПб: Гидрометеоиздат, 2000. 779 с.
  4. Остроумов Г.А. Естественная конвективная теплопередача в замкнутых вертикальных трубах // Изв. ЕНИ при Пермск. ун-те. 1949а. Т. 12. № 4. С. 113–126.
  5. Остроумов Г.А. Математическая теория конвективного теплообмена в замкнутых вертикальных скважинах // Изв. ЕНИ при Пермск. ун-те. 1949б. Т. 12. № 9. С. 385–392.
  6. Остроумов Г.А. Свободная конвекция в условиях внутренней задачи. М.-Л.: Гостехиздат, 1952. 256 с.
  7. Atkins N.T., Glidden E.M., Nicholson T.M. Observations of Wall Cloud Formation in Supercell Thunderstorms during VORTEX2 // Monthly Weather Review. 2014. V. 142. No. 12. P. 4823–4838.
  8. Bluestein H.B. A Funnel Cloud in a Convective Cloud Line to the Rear of a Surface Cold Front // Monthly Weather Review. 2008. V. 136. No. 7. P. 2786–2795.
  9. Bluestein H.B. High-Based Funnel Clouds in the Southern Plains // Monthly Weather Review. 1994. V. 122. No. 11. P. 2631–2638.
  10. Bluestein H.B. More Observations of Small Funnel Clouds and Other Tubular Clouds // Monthly Weather Review. 2005. V. 133. No. 12. P. 3714–3720.
  11. Cooley J.R. Cold Air Funnel Clouds // Monthly Weather Review. 1978. V. 106. No. 9. P. 1368–1372.
  12. Emanuel K.A. Atmospheric convection. Oxford: Oxford University Press, 1994.
  13. Houze Jr. R.A. Clouds in Tropical Cyclones // Monthly Weather Review. 2010. V. 138. No. 2. P. 293–344.
  14. Ooyama K.V. A Thermodynamic Foundation for Modeling the Moist Atmosphere // J. Atmospheric Sciences. 1990. V. 47. No. 21. P. 2580–2593.
  15. Ooyama K.V. A Dynamic and Thermodynamic Foundation for Modeling the Moist Atmosphere with Parameterized Microphysics // J. Atmospheric Sciences. 2001. V. 58. No. 15. P. 2073–2102.
  16. Rutkevich P.B. Convective and rotational instability in moist air // Physica A. 2002. V. 315. No. 1–2. P. 215–221.
  17. Tanamachi R.L., Bluestein H.B., Moore S.S., Madding R.P. Infrared Thermal Imagery of Cloud Base in Tornadic Supercells // J. Atmospheric and Oceanic Technology. 2006. V. 23. No. 11. P. 1445–1461.