СТАБИЛИЗАЦИЯ ВОЛНОВЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В ГЕОСТРОФИЧЕСКОМ ПОТОКЕ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ СДВИГОМ ПРИ УЧЕТЕ РЕЛЬЕФА И БАРОКЛИННОСТИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрены механизмы стабилизации неограниченно возрастающих волновых чисел транзиентных мод одноволновых решений уравнений динамики атмосферы при учете рельефа и различных форм бароклинности с сохранением свойств решений как точных. Проведены оценки величин волновых чисел при действии сдвигов скорости и наклонов рельефа, учете бароклинности, а также в экмановском погранслое в сравнении с наблюдениями периодических структур облачности. Отмечены величины параметров, при которых возможно блокирование волны, указаны также бимодальные решения уравнений. Оценки параметров стационирования транзиентной волны с учетом бароклинности в протопланетных дисках (как пример, отличной от бароклинности в геофизической гидродинамике) показывают многополосную структуру полей скорости.

Об авторах

Е. Б. Гледзер

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН

Email: lgg@ifaran.ru
Москва, Россия

А. Е. Гледзер

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН

Email: aegledzer@gmail.com
Москва, Россия

О. Г. Чхетиани

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН

Москва, Россия

Список литературы

  1. Гледзер А.Е., Гледзер Е.Б., Хапаев А.А., Чхетиани О.Г. Многорежимность в тонких слоях жидкости во вращающихся кольцевых каналах // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2021. № 4. С. 138–150.
  2. Гледзер Е.Б. Параметры подобия и центробежная конвективная неустойчивость горизонтально неоднородных циркуляций типа Хэдли // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2008. Т. 44. № 1. С. 36–47.
  3. Должанский Ф.В. Основы геофизической гидродинамики. М.: Физматлит, 2011, 264 с.
  4. Кадер Б.А. Трехслойная структура неустойчиво стратифицированного приземного слоя атмосферы // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1988. Т. 24. № 12. С. 1235–1250.
  5. Калашник М.В., Чхетиани О.Г., Чагелишвили Г.Д. Новый класс краевых бароклинных волн и механизм их генерации // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2018. Т. 54. № 4. С. 361–370.
  6. Михайлова Л.А., Орданович А.Е. Когерентные структуры в пограничном слое атмосферы // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1991. Т. 27. № 6. С. 593–613.
  7. Обухов А.М., Глуховский А.Б., Черноусько Ю.Л. О явлениях переброса в простейших гидродинамических системах // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1976. Т. 13. № 11. С. 1123–1130.
  8. Чагелишвили Г.Д., Чхетиани О.Г. Трансформация волн Россби в сдвиговых течениях // Письма в ЖЭТФ. 1995. Т. 62. Вып. 4. С. 41–48.
  9. Чхетиани О.Г., Вазаева Н.В. Об алгебраических возмущениях в атмосферном пограничном слое // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55. № 5. С. 62–75.
  10. Чхетиани О.Г., Калашник М.В. Связь блокингов с транзиентными неустойчивостями в «Интенсивные атмосферные вихри и их динамика» / Под ред. И.И. Мохова, М.В. Курганского, О.Г. Чхетиани. М.: Геос, 2018. С. 189–199.
  11. Чхетиани О.Г., Калашник М.В., Чагелишвили Г.Д. Динамика и блокирование волн Россби в квазидвумерных сдвиговых течениях // Письма в ЖЭТФ. 2015. Т. 101. Вып. 2. С. 84–89.
  12. Шухман И.Г. Транзиентный рост и оптимальные возмущения на примере простейшей динамической модели // Доклады РАН. 2005. Т. 402. С. 759–761.
  13. Alpers W., Brummer B. Atmospheric boundary layer rolls observed by the synthetic aperture radar aboard the ERS-1 satellite // J. Geophys. Res. 1994. V. 99. P. 12613–12621.
  14. Bayly B.J. Three-dimensional instability of elliptical flow // Phys. Rev. Lett. 1986. V. 57. 2160–2171.
  15. Brown R.A. A secondary flow model for the planetary boundary layer // J. Atmos. Sci. 1970. V. 27. P. 742–757.
  16. Brown R.A. Longitudinal instabilities and secondary flows in the planetary boundary layer // Rev. Geophys. Space Phys. 1980. V. 18. P. 683–697.
  17. Buizza R. Palmer T.N. The singular-vector structure of the atmospheric global circulation // J. Atmos. Sci. 1995. V. 52. № 9. P. 1434–1456.
  18. Charney J.G., DeVore J.G. Multiple flow equilibria in the atmosphere and blocking // J. Atmos. Sci. 1979. V. 36. P. 1205–1216.
  19. Craik A.D.D. The stability of unbounded two—and three-dimensional flows subject to body forces: some exact solutions // J. Fluid Mech. 1989. V. 198. P. 275–295.
  20. Cushman-Roisin B., Beckers J.-M. Introduction to Geophysical Fluid Dynamics // Academic Press. 2009. 768 p.
  21. Drobinski P., Foster R.C. On the origin of near-surface streaks in the neutrally-stratified planetary boundary layer // Boundary-Layer Meteorology. 2003. V. 108. P. 247–256.
  22. Farrell B.F. The initial growth of disturbances in a baroclinic flow // J. Atmos. Sci. 1982. V. 39. P. 1663–1686.
  23. Foster R.C. Structure and energetics of optimal Ekman layer perturbations // J. Fluid Mech. 1997. V. 333. P. 97–123.
  24. Gledzer E.B., Ponomarev V.M. Instability of bounded flows with elliptical streamlines // J. Fluid Mech. 1992. V. 240. P. 1–30.
  25. Häckel H. Wolken und andere Phänomene am Himmel // EugenUlmer KG. 2018.
  26. Hibino K., Ishikawa H., Ishioka K. Effect of a capping inversion on the stability of an Ekman boundary layer // J. Meteorol. Soc. Jpn. Ser. II. 2012. V. 90. № 2. P. 311–319.
  27. Karp M., Shukhman I.G., Cohen J. Evolution of finite-amplitude localized vortices in planar homogeneous shear flows // Phys. Rev. Fluids. 2017. V. 2. P. 024701.
  28. Klahr H. The global baroclinic instability in accretion disks. II. Local linear analysis // The Astrophysical Journal. 2004. V. 606. P. 1070–1082.
  29. Knobloch E. The stability of non-separable barotropic and baroclinic shear flows // Astrophys. Space. Sci. 1985. V. 116. P. 149–163.
  30. Kuettner J.P. The band structure of the atmosphere // Tellus. 1959. V. 11. P. 267–294.
  31. LeMone M.A. The structure and dynamics of horizontal roll vortices in the planetary boundary layer // J. Atmos. Sci. 1973. V. 30. P. 1077–1091.
  32. Lilly D.K. On the instability of Ekman boundary flow // J. Atmos. Sci. 1966. V.23. P. 481–494.
  33. Mourad P.D., Walter B.A. SAR streaks vs cloud streets: viewing a cold air outbreak using satellite-based SAR and AVHRR imagery // J. Geophys. Res. 1996. V. 101. P. 16391–16400.
  34. Petersen M.R., Julien K., Stewart G.R. Baroclinic vorticity production in protoplanetary disks. I. Vortex Formation // The Astrophysical Journal. 2007. V. 658. P. 1236–1251.
  35. Petersen M.R., Stewart G.R., Julien K. Baroclinic vorticity production in protoplanetary disks. II. Vortex growth and longevity // The Astrophysical Journal. 2007. V. 658. P. 1252–1263.
  36. Shukhman I.G., Levinski V.B. Temporal evolution of a localized weak vortex in viscous circular shear flows // Phys. Fluids. 2005. V. 17. P. 017104. doi: 10.1063/1.1828125.
  37. Shukhman I.G. Evolution of a localized vortex in plane nonparallel viscous flows with constant velocity shear. II: Elliptic flow // Phys. Fluids. 2007. V. 19. P. 017106. doi: 10.1063/1.2424678.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).