Сборник тезисов докладов шестнадцатой Всероссийской открытой конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", Москва, ИКИ РАН, 2018 год
Роль вихревой влажной конвекции в создании турбулентного вихревого динамо в атмосфере
Левина Г.В. (1,2)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
(2) Межведомственный центр аналитических исследований в области физики, химии и биологии при Президиуме РАН, Москва, Россия
Гипотеза о турбулентном вихревом динамо, предложенная и теоретически обоснованная учеными ИКИ РАН, связана с особыми свойствами мелкомасштабной спиральной турбулентности с нарушенной зеркальной симметрией. Обсуждению работ этого направления посвящен обзор [1]. В спиральных турбулентных средах возможен обратный каскад энергии от мелких масштабов к крупным, способствующий усилению и поддержанию крупномасштабных вихревых возмущений. Впервые такой эффект был найден в электропроводящей среде, он лежит в основе механизма МГД-динамо, играющего важную роль в астрофизических процессах.
Как предполагалось [1], действие в спиральной электро-непроводящей среде механизма ВИХРЕВОГО динамо должно приводить к образованию крупномасштабных долгоживущих вихрей, как в гидродинамической, так и в атмосферной турбулентности. Примером таких вихрей в природных условиях могут служить тропические циклоны в атмосфере Земли. Однако обосновать применимость этой абстрактной теории в исследованиях тропических циклонов стало возможным относительно недавно – после открытия американскими учеными вихревой влажной конвекции в тропиках и ее роли в зарождении тропических циклонов [2-4].
В настоящем докладе обсуждается и обосновывается решающая роль вращающихся кучево-дождевых облаков, известных как вихревые горячие башни (Vortical Hot Towers - VHTs) [2], в качестве необходимого элемента для обеспечения эффекта динамо в условиях тропического циклогенеза. Проведена аналогия между ролью взаимодействия «влажная конвекция - вертикальный сдвиг ветра» при создании вихревого динамо в атмосфере и ролью средней электродвижущей силы, обеспечивающей МГД динамо в электропроводящей среде [5]. Полученные результаты легли в основу предложений [5,6] по практической реализации ранней диагностики и прогноза тропического циклогенеза c помощью самых современных средств метеорологического анализа.
Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ по проекту № 16-05-00551-а.
Ключевые слова: атмосферная вихревая влажная конвекция, турбулентное вихревое динамоЛитература:
- Levina G.V., Moiseev S.S., Rutkevich P.B. Hydrodynamic alpha-effect in a convective system // Series: Advances in Fluid Mechanics, vol.25. Nonlinear Instability, Chaos and Turbulence. Eds. L.Debnath and D.N.Riahi, vol.2, pp.111-161. WIT Press, Southampton, Boston, 2000.
- 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.
- 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.
- 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.
- Levina G.V. On the path from the turbulent vortex dynamo theory to diagnosis of tropical cyclogenesis // Open Journal of Fluid Dynamics. 2018. Vol. 8. P. 86-114.
- Levina G.V. Helical tropical cyclogenesis: a modern look based on cloud-resolving numerical analysis of self-organization of moist convective atmospheric turbulence. NCAR-UCAR, National Center for Atmospheric Research, Mesoscale & Microscale Meteorology Seminar Series. Boulder, Colorado, USA, 20 October 2016. https://www.mmm.ucar.edu/seminar/2016-10-20-213000-helical-tropical-cyclogenesis-modern-look-based-cloud-resolving-numerical
Презентация доклада
Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов
194