Теория турбулентного вихревого динамо ИКИ РАН [1] применена для новой интерпретации одного из наиболее актуальных в настоящее время сценариев тропического циклогенеза, предложенного американскими учеными – A vortical hot tower route to tropical cyclogenesis [2]. Однако в исследованиях [2] не обсуждались и не учитывались спиральные свойства атмосферной турбулентности, обеспечивающие возникновение вихревого динамо-эффекта.

В данной работе показано и обосновано, как при благоприятном для зарождения тропического циклона (ТЦ) состоянии окружающей среды [3] в исследованиях [2] была инициирована крупномасштабная спирально-вихревая неустойчивость – турбулентное вихревое динамо.

Обсуждаются результаты нескольких численных экспериментов [2]: как приведших к формированию ТЦ разной интенсивности (от тропической депрессии до урагана 2-й категории), так и с отрицательным результатом без появления ТЦ.

Показано [4, 5], как начальный локальный подогрев на нижних уровнях приводит к появлению интенсивной вращающейся облачной структуры – Вихревой Горячей Башни, ВГБ (Vortical Hot Tower, VHT). Формирование такой одиночной ВГБ сопровождается быстрой генерацией ненулевой средней спиральности в атмосферной турбулентности (нарушение зеркальной симметрии) [6], что при достижении определенного уровня приводит к появлению динамо-эффекта (диагностируется зарождение ТЦ) и дальнейшему развитию возникшей крупномасштабной вихревой неустойчивости. Интенсивность сформировавшихся ТЦ зависит от начальных условий конкретного эксперимента.

Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках программы «Мониторинг», № государственной регистрации 122042500031-8. Пост-обработка американских данных облачно-разрешающего численного моделирования [2], примененных для создания точной диагностики тропического циклогенеза и получения результатов, обсуждаемых в настоящей работе, осуществлялась при частичной поддержке Национального научного фонда США по гранту ATM-0733380.

Ключевые слова: тропический циклогенез, локальный подогрев, турбулентное вихревое динамо

Литература:

Levina G.V., Moiseev S.S., Rutkevich P.B. Hydrodynamic alpha-effect in a convective system // Advances in Fluid Mechanics Series no 25. Nonlinear Instability, Chaos and Turbulence, Vol. 2. Southampton, UK: WITPress, 2000. P. 111–162.
Montgomery M.T., Nicholls M.E., Cram T.A., Saunders A.B. A vortical hot tower route to tropical cyclogenesis // J. Atmos. Sci. 2006. V. 63. P. 355–386. https://doi.org/10.1175/JAS3604.1
Gray W.M. Hurricanes: Their formation, structure, and likely role in the tropical circulation // Meteorology over the Tropical Oceans. Reading, UK: Royal Meteorological Society, 1979. P. 155–218.
Levina G.V. Birth of a hurricane: early detection of large-scale vortex instability // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1640. 012023. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1640/1/012023
Levina G.V. Helical cyclogenesis as an extreme threshold phenomenon in a rotating stratified moist atmosphere // Frontiers in Earth Sciences. 2023. V. 11. 1296067 https://doi.org/10.3389/feart.2023.1296067
Левина Г.В., Зольникова Н.Н., Михайловская Л.А. Облачно-разрешающий численный анализ процесса генерации спиральности в условиях тропического циклогенеза. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 4. С. 213–222. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-4-213-222

XXIV.D.348

Как создать тропический циклон с помощью локального подогрева: реализация на основе турбулентного вихревого динамо

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов