Архив
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. № 4. С. 213-222

Облачно-разрешающий численный анализ процесса генерации спиральности в условиях тропического циклогенеза

Г.В. Левина 1 , Н.Н. Зольникова 1 , Л.А. Михайловская 1 
1 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 21.06.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-4-213-222
Проведен численный анализ процесса генерации спиральности в тропической атмосфере Земли. Исследование выполнено обработкой (post-processing) американских данных облачно-разрешающего численного моделирования тропических циклонов, полученных с помощью региональной модели атмосферы RAMS — Regional Atmospheric Modeling System (Montgomery et al., 2006). Обсуждается механизм, генерирующий вертикальную завихренность и спиральность в тропической атмосфере при взаимодействии облачной конвекции и вертикального сдвига горизонтальной скорости. В связи с тем, что во всех известных примерах крупномасштабных неустойчивостей, обнаруженных в спиральных турбулентных средах, существуют пороги возбуждения, зависящие от величины спиральности, в данной работе пристальное внимание уделено влиянию начальных условий на генерацию спиральности в первые часы экспериментов. Рассчитаны спиральные характеристики течений и проведено их сравнение для двух численных экспериментов, в одном из которых задавалось начальное слабое крупномасштабное вихревое возмущение в средней тропосфере, а в другом оно отсутствовало. Обсуждается влияние локального подогрева на нижних уровнях тропосферы, который применялся в начальные 300 с экспериментов для ускоренного развития облачной конвекции, на генерацию спиральности. Рассмотрен процесс генерации за счет локального подогрева единичной интенсивной спиральной облачной структуры — вихревой горячей башни (ВГБ), которая достигала максимальной интенсивности в течение первых 1–2 ч. Выполнен количественный анализ генерации спиральности единичной ВГБ для двух разных сценариев.
Ключевые слова: тропический циклогенез, влажно-конвективная атмосферная турбулентность, сдвиговое течение, генерация спиральности, облачно-разрешающий численный анализ
Полный текст

Список литературы:

  1. Левина Г.В., Монтгомери М.Т. О первом исследовании спиральной природы тропического циклогенеза // Доклады АН. 2010. Т. 434. № 3. С. 401–406.
  2. Моисеев С.С., Сагдеев Р.З., Тур А.В., Хоменко Г.А., Яновский В.В. (1983а) Теория возникновения крупномасштабных структур в гидродинамической турбулентности // ЖЭТФ. 1983. Т. 85. Вып. 6(12). С. 1979–1987.
  3. Моисеев С.С., Сагдеев Р.З., Тур А.В., Хоменко Г.А., Шукуров А.М. (1983б) Физический механизм усиления вихревых возмущений в атмосфере // Доклады АН СССР. 1983. Т. 273. № 3. С. 549–553.
  4. Моисеев С.С., Руткевич П.Б., Тур А.В., Яновский В.В. Вихревое динамо в конвективной среде со спиральной турбулентностью // ЖЭТФ. 1988. Т. 94. Вып. 2. С. 144–153.
  5. Моффат Г. Возбуждение магнитного поля в проводящей среде. Пер. с англ. М.: Мир, 1980. 340 с.
  6. Риль Г. Климат и погода в тропиках: Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 605 с.
  7. Руткевич П.Б. Уравнение вихревой неустойчивости, вызванной конвективной турбулентностью и силой Кориолиса // ЖЭТФ. 1993. Т. 104. Вып. 6(12). С. 4010–4020.
  8. Фриш У. Турбулентность. Наследие А.Н. Колмогорова: Пер. с англ. М.: Фазис, 1998. 346 с.
  9. Davis C.A., Bosart L.F. Numerical simulation of the genesis of Hurricane Diana (1984). Part II: Sensitivity of track and intensity prediction // Mon. Wea. Rev. 2002. Vol. 130. P. 1100–1124.
  10. Hendricks E.A., Montgomery M.T., Davis C.A. The role of “vortical” hot towers in the formation of tropical cyclone Diana (1984) // J. Atmos. Sci. 2004. Vol. 61. P. 1209–1232.
  11. Hide R. A note on helicity // Geophys. (& Astrophysical — after 1977) Fluid Dyn. 1976. Vol. 7. P. 157–161.
  12. Kilroy G., Smith R.K., Montgomery M.T. A unified view of tropical cyclogenesis and intensification // Quarterly J. Royal Meteorological Society. 2016. DOI:10.1002/qj.2934.
  13. Levina G.V. Helical organization of tropical cyclones: Preprint NI13001-TOD. Cambridge, UK: Isaac Newton Inst. for Mathematical Sciences, 2013. 47 p.
  14. Levina G.V., Montgomery M.T. Helical scenario of tropical cyclone genesis and intensification // J. Phys.: Conf. Series. 2011. Vol. 318(7). 072012.
  15. Moffatt H.-K. Helicity and singular structures in fluid dynamics // Proc. National Academy of Sciences USA. 2014. Vol. 111(10). P. 3663–3670.
  16. Molinari J., Vollaro D. Extreme helicity and intense convective towers in Hurricane Bonnie // Mon. Weather. Rev. 2008. Vol. 136. P. 4355–4372.
  17. Montgomery M.T., Nicholls M.E., Cram T.A., Saunders A.B. A vortical hot tower route to tropical cyclogenesis // J. Atmos. Sci. 2006. Vol. 63. P. 355–386.
  18. Reasor P.D., Montgomery M.T., Bosart L.F. Mesoscale observations of the genesis of Hurricane Dolly (1996) // J. Atmos. Sci. 2005. Vol. 62. P. 3151–3171.
  19. Tur A., Chabane M., Yanovsky V. New large scale instability in rotating stratified fluids driven by small scale forces // Open J. Fluid Dynamics. 2013. Vol. 3. P. 340–351.