Structural Description of Geophysical Random Fields with Non-Gaussian Statistics

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article considers an approach to the description of random fields as a set of intense structures with random parameters. Such structures are observed both in optical fields propagating in inhomogeneous media and in fields of hydrodynamic origin and are formed because of focusing of radiation or deformation of flows. The article discusses the filtration methods and the evolution of such structures. Different modes of structures, modes of periodic and stochastic oscillations, are described.

About the authors

I. G. Yakushkin

Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: iyakushkin@yandex.ru
Russia, 119017, Moscow, Pyzheysky per., 3

References

  1. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1983. 544 с.
  2. Гледзер Е.Б., Должанский Ф.В., Обухов А.М. Системы гидродинамического типа и их применение. М.: Наука, 1987. 366 с.
  3. Гледзер Е.Б. Диссипация и перемежаемость турбулентности в рамках гидродинамических аппроксимаций // Изв. РАН Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41. № 6. С. 731–746.
  4. Гончаров В.П., Павлов В.И. Гамильтоновая вихревая и волновая динамика. М.: ГЕОС, 2008. 432 с.
  5. Гурбатов С.Н., Саичев А.И., Якушкин И.Г. Нелинейные волны и одномерная турбулентность в средах без дисперсии // УФН. 1983. Т. 141. № 2. С. 221–253.
  6. Данилов С.Д., Довженко В.А., Якушкин И.Г. Перенос паcсивного скаляра и лагранжев хаос в гамильтоновой гидродинамической системе // ЖЭТФ. 2000. Т.118. Вып. 2. С. 483–494.
  7. Должанский Ф.В., Крымов В.А., Манин Д.Ю. Устойчивость и вихревые структуры в квазидвумерных сдвиговых течениях // УФН. 1990. Т. 160. № 7. С. 1–45.
  8. Должанский Ф.В. Поперечная структура квазидвумерных гидродинамических и магнитогидродинамических течений // Изв. РАН Физика атмосферы и океана. 1999. Т. 35. Вып. 2. С. 163–173.
  9. Должанский Ф.В., Пономарев В.М. Простейшие медленные многообразия баротропных и бароклинных движений вращающейся жидкости // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2002. Т. 38. № 3. С. 316–330.
  10. Должанский Ф.В. О механических прообразах фундаментальных гидродинамических инвариантов и медленных многообразий // УФН. 2005. Т.175. № 12. С. 1257–1288.
  11. Должанский Ф.В. Основы геофизической гидродинамики. М.: Физматлит, 2011. 264 с.
  12. Займан Д. Модели беспорядка. М.: Наука, 1982. 591 с.
  13. Заславский Г.М., Сагдеев Р.З. Введение в нелинейную физику. М.: Наука, 1988. 368с.
  14. Заславский Г.М., Сагдеев Р.З., Усиков Д.А., Черников А.А. Слабый хаос и квазирегулярные структуры. М.: Наука, 1991. 235 с.
  15. Заславский Г.М. Физика хаоса в гамильтоновых системах. Москва–Ижевск: Ин-т компьютерных исследований, 2004. 288 с.
  16. Зельдович Я.Б., Молчанов С.А., Рузмайкин А.А., Соколов Д.Д. Перемежаемость в случайной среде // УФН. 1987. Т. 152. № 1. С. 3–32.
  17. Кляцкин В.И., Якушкин И.Г. Стохастический перенос в случайных волновых полях // ЖЭТФ. 2000. Т. 118. № 4. С. 849–862.
  18. Кляцкин В.И. Статистический анализ когерентных явлений в стохастических динамических системах. М.: URSS, 2014. 768 с.
  19. Кляцкин В.И. Стохастическое структурообразование в случайных средах // УФН. 2016. Т. 186. № 1. С. 76–105.
  20. Кострыкин С.В., Хапаев А.А., Якушкин И.Г. Вихревые структуры в квазидвумерных течениях вязкой вращающейся жидкости // ЖЭТФ. 2011. Т. 139. № 2. С. 395–407.
  21. Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980. 306 с.
  22. Лихтенберг А., Либерман М. Регулярная и стохастическая динамика. М.: Наука, 1984. 536 с.
  23. Лоренц Э. Природа и теория общей циркуляции атмосферы // Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 259 с.
  24. Монин А.C., Яглом А.М. Статистическая гидродинамика. М.: Наука, 1965. Т. 1, 2. 639 с., 730 с.
  25. Обухов А.М. Турбулентность и динамика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 412 с.
  26. Пономарев В.А., Хапаев А.А., Якушкин И.Г. Влияние экмановского трения и асимметрия циклонических и антициклонических когерентных структур в гидродинамических течениях // ДАН сер Геофизика. 2009. Т. 425. № 6. С. 821–826.
  27. Рабинович М.И., Езерский А.Б. Динамическая теория формообразования. М.: Янус-К, 1998. 191 с.
  28. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. НИЦ: Регулярная и хаотическая динамика, 2000. 561 с.
  29. Романова Н.Н., Якушкин И.Г. Гамильтоново описание движений в идеальной расслоенной жидкости // ДАН сер. Геофизика. 2001. Т. 380. № 5. С. 330–334.
  30. Романова Н.Н., Чхетиани О.Г., Якушкин И.Г. Влияние нелинейных взаимодействий на развитие неустойчивости в волновых гидродинамических системах // ЖЭТФ. 2016. Т. 149. № 5. С.1043–1056.
  31. Рытов С.М., Кравцов Ю.А, Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Часть 2. Случайные поля. М.: Наука, 1978. 464 с.
  32. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1967. 548 с.
  33. Якушкин И.Г. Флуктуации интенсивности поля плоской волны за хаотическим фазовым экраном // Изв. Вузов. Радиофизика. 1974. Т. 13. № 9. С. 151–156.
  34. Якушкин И.Г. Флуктуации интенсивности при малоугловом рассеянии волновых полей // Изв. Вузов. Радиофизика. 1985. Т.23. № 5. С. 535–566.
  35. Якушкин И.Г. Многолучевое рассеяние волновых полей в неоднородных и нелинейных средах: Автореф. диссертации на соискание ученой степени докт. физ. мат. наук. М., 1987. 32 с.
  36. Якушкин И.Г. О мерцаниях светового блика на морской поверхности // Изв. АН СССР Физика атмосферы и океана. 1990. Т. 26. № 10. С. 25–32.
  37. Якушкин И.Г. Случайные внутренние гравитационные волны в атмосфере // Изв. РАН Физика атмосферы и океана. 1998. Т. 34. № 5. С. 651–657.
  38. Якушкин И.Г. О лагранжевом и гамильтоновом описании моделей геофизических течений идеальной жидкости // Изв. РАН Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41. № 2. С. 156–166.
  39. Blackwelder R.F.M. Coherent structures associated with turbulent transport // Proc. 2nd Int. Sump. Tokyo. 1987. P. 1–20.
  40. Groesen Van E. Deformation of coherent structures // UK Rep. Prog. Phys. 1996. V. 59. P. 511–600.
  41. Guha A., Lawrence G.A. A wave interaction approach to studying non-modal homogeneous and stratified shear instabilities // J. Fluid Mech. 2014. V. 755. P. 336–364.
  42. Jimenez J. Coherent structures in wall-bounded turbulence // J. Fluid Mech. 2018. V. 842. P. 1–100.
  43. Kostrykin S.V., Khapaev A.A., Yakushkin I.G. The influence of nonlinear bottom friction on the properties of decaying cyclonic and anticyclonic vortex structures in a shallow rotated fluid // J. Fluid Mechanics. 2014. V. 753. P. 217–241.
  44. Kravzov Y.A. Propagation of electromagnetic waves through turbulent atmosphere // Rep. Progr. Phys. 1992. P. 92–112.
  45. Loesch A.Z. Resonant interactions between unstable and neutral baroclinic waves: Part I // J. Atmos. Sci. 1974. V. 31. P. 1177–1201.
  46. Longuet–Higgins M.S. The statistical geometry of a random surface / In: Hydrodynamic Stability // Proc. 13-thSymp. Appl. Math. Am. Math. Soc. 1962. P. 105–142.
  47. Lorenz E.N. Deterministic nonperiodic flow // J. Atmospheric Sciences. 1963. V. 20. № 3. P. 130–148.
  48. Okubo A. Horizontal dispersion of floatable particles in the vicinity of velocity singularities such as convergences // Deep Sea Research. 1970. V. 17. P. 445–454.
  49. Pelinovsky E.N., Shurgalina E.G., Sergeeva A.V., Talipova T.G., Grimshaw R.H.J. Two-Soliton Interaction as an Elementary Act of Soliton Turbulence in Integrable Systems // Physics Letters A. 2013. V. 377. P. 272–275.
  50. Romanova N.N., Annenkov S.A. Three–wave resonant interactions in unstable media // J. Fluid Mech. 2005. V. 539. P. 57–91.
  51. Salmon R. Hamiltonian fluid mechanics // Ann. Rev. Fluid Mech. 1988. V. 20. P. 225–256.
  52. Vallis G.K. Atmospheric and Oceanic Fluid Dynamics: Fundamentals and Large-Scale Circulation // Cambridge University Press. 2017. 326 p.
  53. Yakushkin I.G., Zavorotny V.U. Statistics evolution of Gaussian wave fields in random Media // Waves in Random media. 1992. V. 2 P.162–165.
  54. Yakushkin I.G. Strong focusing of plane wave behind a power–law phase screen // Waves in Random Media. 1996. V. 6. P. 281–289.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (1MB)
Indexing metadata
3.

Download (158KB)
Indexing metadata
4.

Download (364KB)
Indexing metadata


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».