ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ................................................4
1. ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ МЕЗОМАСШТАБНОЙ АТМОСФЕРНОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ..............................8
1.1. Турбулентность в температурно-неоднородной
атмосфере.............................................8
1.2. Статистическое описание поля турбулентности.........24
1.3. Турбулентность в области тропопаузы, струйных
течений и фронтальных разделов.......................28
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА И МЕТОДИКА ЕГО ОБРАБОТКИ „**...•:........................38
2.1. Мезонеоднородности поля скорости ветра1.............38
2.2. Создание базы данных срочной аэрологической информации...........................................42
2.3. Характеристики интенсивности турбулентных
пульсаций скорости ветра.............................44
3. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ТУРБУЛЕНТНОСТИ...........................48
3.1. Мезомасштабная интенсивность турбулентности в тропосфере и нижней стратосфере......................48
3.2. Распределение очагов интенсивности турбулентных пульсаций скорости ветра.......................................62
3.3. Сезонные особенности пространственного распределения интенсивности турбулентных пульсаций скорости ветра 64
3.4. Мезомасштабная интенсивность турбулентности
ясного неба......................................... 68
3.5. Связь интенсивности турбулентности с термодинамическими условиями в атмосфере...............................73
4. РАДИОЛОКАЦИОННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТУРБУЛЕНТНОСТИ В ОБЛАЧНОЙ СРЕДЕ...................88
4.1. Интенсивность турбулентности в слоистообразных и конвективных облаках............................88
4.2. Интенсивность турбулентности в кучево-дождевых облаках.........................................90
4.3. Радиолокационное исследование прохождения атмосферных фронтов.............................93
4.4.Совместный анализ полей осадков по радиолокационным
и станционным измерениям....................... 112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................123
ЛИТЕРАТУРА........................:...............125
13
Как уже указывалось, развитие атмосферной турбулентности обусловлено действием не только динамических, но и термических факторов. Приводимые в метеорологической литературе эмпирические данные о распределении средней скорости ветра при различных значениях температурного градиента Доказывают, что для атмосферной турбулентности весьма существенным фактором является распределение температуры, определяющим степень устойчивости атмосферы [5, 16, 25, 36, 37,61,63,65, 90, 93, 128].
Число Рейнольдса применимо для оценки возможностей турбулизации потока только в тех случаях, когда можно пренебречь влиянием сил плавучести (архимедовых сил): либо в очень тонких слоях, либо при безразличной стратификации. Поэтому число Яе непригодно для описания причин возникновения турбулентности в реальной атмосфере на тех масштабах движений, которые имеют практическое значение.
Л.Ф. Ричардсоном был предложен следующий критерий устойчивости термически стратифицированной среды (так называемое число Ричардсона), определяющее отношение работы архимедовых сил к работе сил инерции:
„. £ 49/<Ь
2> (Ы)
0 (4У/<к)
где - изменение потенциальной температуры в слое; с1У / с1х -
вертикальный градиент горизонтальной скорости потока (м/с на 100 м).
Так как
= -У)
0 <й Т ° У>’
(1.2)
то можно записать
Здесь Т - средняя температура слоя в градусах Кельвина; уа и у -адиабатический и действительный градиенты температуры (С°/100 м) в слое.
При устойчивой термической стратификации (л©!<к > 0) архимедовы силы противодействуют развитию турбулентности, при безразличной стратификации =0) они не влияют на развитие турбулентного
режима. Для возникновения и развития турбулентности необходима неустойчивая термическая стратификация (</0/Лг < 0) и (или)
динамическая неустойчивость потока (большие значения с/Т/ (к).
Теоретически установлено, что возникновение турбулентности в каком-либо слое вследствие гидродинамической неустойчивости возможно при значении числа Ил < 1/4, а для ее сохранения достаточно выполнения условия Ш < 1. Однако число Ш характеризует лишь степень неустойчивости основного потока и не учитывает влияния возмущений, вызванных дополнительными источниками. Эти возмущения приводят к потере устойчивости потока и образованию турбулентности при значениях Кл больше критического. Поэтому в реальных условиях нельзя назвать такого значения числа Кц при котором исключалась бы возможность возникновения турбулентных зон. Эмпирически определенные пороговые значения числа Ш, указываемые различными авторами, имеют смысл для конкретной выборки. Таким образом, возникновение турбулентности в атмосфере связано с действием целого ряда факторов [7, 13, 15, 26, 30, 37, 38,42, 49,58, 139].
Число Ричардсона определяет количественный характер турбулентности в атмосфере, но оно не дает возможности оценить такие
- Київ+380960830922