Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2011. Т. 8. №3. С. 251-256
Анализ структурных свойств электрической турбулентности в грозовой облачности
Н.С. Ерохин
1, Н.Н. Зольникова
1, И.А. Краснова
2, Л.А. Михайловская
11 Институт космических исследований РАН, 117997, Москва, Профсоюзная, 84/32
2 Российский университет дружбы народов, 115419, Москва, ул. Орджоникидзе, д.3
Проведен численный анализ структурных функций Sm(L) электрической турбулентности в грозовой облачности на основе имеющихся в литературе экспериментальных данных по измерению высотного профиля вертикальной компоненты электрического поля E(z) в области высот до 13 км. Проведена оцифровка экспериментальных профилей, с использованием системы локализованных по высоте функций. Для рассматриваемой конкретной выборки E(z) разработана аналитическая аппроксимация Ea(z). Для различных значений порядка структурной функции m в диапазоне 0,1 ≤ m ≤ 7 вычислены Sm(L) с достаточно малым шагом по высоте δz = 1 м. Построены графики структурных функций (СФ), выявлены два инерционных интервала (малые и средние масштабы L), в которых имеются степенные скейлинги СФ электрической турбулентности. В инерционных интервалах определены скейлинговые экспоненты g(m), существенно отличающиеся от колмогоровского gk(m) = m / 3 и спирального gh(m) = 2 m / 3 скейлингов для однородной, изотропной, гидродинамической турбулентности. В интервале средних масштабов возможно присутствие когерентных структур, влияющих на скейлинговые экспоненты g(m), и перемежаемости. Результаты анализа представляют интерес для последующих исследований вклада заряженных подсистем мощных атмосферных вихрей в генерацию гидродинамической спиральности H = V rot V и формирование неоднородной, самосогласованной, долгоживущей структуры ветровых потоков в вихре.
Ключевые слова: структурные функции, инерционные интервалы, электрическая турбулентность, скейлинговые экспоненты, грозовая облачность, когерентные структуры, высотные распределения
Полный текстСписок литературы:
- Ерохин Н.С., Моисеев С.С. (2003) Проблемы геофизики XXI века''. М:. Наука, 2003. Т. 1. С. 160.
- Краснова И.А., Ерохин Н.С. (2010) Анализ структурных характеристик электрического поля в грозовой облачности // XLVI Всероссийская конференция по проблемам математики, информатики, физики и химии, Москва, РУДН, Тезисы докладов, 2010. С. 17.
- Моисеeв С.С., Чхетиани О.Г. (1996) // ЖЭТФ, 1996. Т. 110. Вып. 1(7), С. 357.
- Arteha S.N., Golbraikh E., Erokhin N.S. (2003) // Problems of Atomic Science and Technique, 2003. № 4. P. 94.
- Byrne G.J., Few A.A. and Stewart M.F. (1989) // Journal of Geophysical Research, 1989. V. 94. № D5. P. 6297.
- Horbury T.S., Balogh A. (1997) // Nonlinear Processes in Geophysics, 1997. V. 4, № 3. P. 185.
- Lazarev A.A., Moiseev S.S. (1990) Geophysical Precursors of Early Stages of Cyclogenesis. - Preprint IKI RAS, Pr - 1844, 1990.
- Litvinenko L.N., Ryabov V.B., Usik P.V. et al. (1992) Correlation Dimension: The New Tool in 256 Astrophysics. - Institute of Radio Astronomy, Academy of Sciences of Ukraine, Preprint No 64, Kharkov, 1992, - 53 p.
- Marsh E., Tu C.Y. (1997) // Nonlinear Processes in Geophysics, 1997. V. 4. № 1. P. 101.
- Marshak A., Davies A., Wiscombe W. et al. (1997) // Journal of Atmospherical Sciences, 1997. V. 54, № 11. P. 1423.
- Marshall T.C. and Rust W.D. (1995) // Journal of Geophysical Research, 1995. V. 100. P. 1001.
- Osborne A.R., Provenzale A. (1989) // Physica D, 1989. V. 35. № 2. P. 357.
- Schertzer D., Lovejoy S., Schmitt F. et al. (1996) // Fractals, 1997. V.5, № 3. P. 427.