Четверг, 01.10.2026, 21:14 | Приветствую Вас Гость | Подписка на новости сайта
Меню сайта

Темы
Дождь,гроза,град [809]
Жара [647]
Засуха [217]
Землетрясение [2262]
Извержение [1107]
Космос [417]
Лавина [142]
Мороз [316]
Наводнение,цунами [1122]
Оползень,провал [357]
Пожар [698]
Сель [43]
Снегопад [768]
Теория [3518]
Торнадо,ураган [1201]
Феномены [243]
Эпидемия [2596]

Интересное
Аномальные новости

Новости криптозоологии

Календарь
«  Июнь 2018  »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930

Архив новостей

Реклама

Форма входа

Главная » 2018 » Июнь » 19 » Объяснили периодическую смену направлений экваториальных ветров
10:23
Объяснили периодическую смену направлений экваториальных ветров

Физики описали механизм возникновения в экваториальной зоне стратосферы Земли системы ветров, которые примерно раз в год меняют свое направление с восточного на западное. С помощью двух типов компьютерных моделей — точной и приближенной — удалось показать, что к такому эффекту приводит взаимодействие турбулентной конвективной волны с устойчивой слоистой структурой вертикальных потоков около неоднородно нагретой поверхности.

Обнаруженный механизм описывает процессы, происходящие не только в атмосфере Земли, но и в газовых оболочках других небесных тел, например Юпитера и Солнца, пишут ученые в Physical Review Letters. С точки зрения физики атмосфера представляет собой систему, которая очень далека от состояния равновесия. Из-за этого многие явления, которые в ней происходят и определяют не только погоду, но и климат, до сих пор остаются довольно плохо изученными. Описать такие системы аналитически не удается, а численное моделирование осложнено тем, что определяющие движение воздуха процессы одновременно происходят на очень многих масштабах длин — от сантиметра до сотен километров — и все они оказывают взаимное влияние друг на друга. Из-за этого точное моделирование турбулентных потоков в атмосфере — очень затратная задача с точки зрения вычислений. Поэтому чтобы описать большинство сложных явлений, которые наблюдаются в атмосфере, приходится прибегать к упрощению моделей и искать минимальные условия, при которых эти эффекты начинают проявляться.

Один из таких эффектов, которые не удавалось описать с помощью численного моделировании раньше, — возникновение в экваториальной зоне стратосферы Земли упорядоченной системы ветров, которые периодически меняют свое направления с западного на восточное и наоборот. Направление этих потоков меняется с периодичностью чуть больше года, а полный цикл этих колебаний составляет от 28 до 29 месяцев. При этом, формирование подобных структур наблюдается не только в атмосфере Земли, но и в газовых оболочках других небесных тел, в частности Солнца и Юпитера.

Физикам из США и Франции под руководством Майкла Ле Бара (Michael Le Bars) из Марсельского университета впервые удалось исследовать этот эффект с помощью компьютерного моделирования. Для этого ученые использовали достаточно простую двумерную модель, в которой турбулентный слой вязкой среды ограничивается двумя стенками, на одной из которых температура распределена неравномерно. Чтобы можно было смоделировать крупномасштабную систему (ее размер в горизонтальном направлении соответствует примерно около 10 километрам на Земле) без учета совсем маленьких вихрей, ученые предложили использовать приближенную модель, полученную за счет пространственного усреднения уравнений Навье — Стокса. Основная задача при таком усреднении — правильно подобрать параметры, которые характеризуют возникающее в системе напряжение турбулентного трения, которое и описывает влияние всех турбулентных вихрей небольших размеров. В данной работе ученым удалось сделать это, сравнив по ключевым характеристиками картины течений, полученные с помощью точного решения уравнений Навье — Стокса и упрощенных моделей, показав, что таким образом можно описывать динамику подобных систем.

В результате авторам работы удалось подробно описать механизм, по которому происходит образование упорядоченных конвективных потоков в атмосфере с периодической сменой направлений. Оказалось, что сначала из-за неоднородного распределения температур на нижней стенки в системе происходит образование двухслойной структуры. Снизу образуется устойчивый слой с периодическим полем вертикальных скоростей, которое слабо меняется с течением времени. Над ним формируется второй слой с конвективным течением, в котором возникает турбулентная волна. А нелинейное взаимодействие между этими слоями приводит к периодической смене направления горизонтальной скорости с периодом значительно больше периода самой турбулентной волны.

При этом единственное отличие точного решения от приближенного — степень детализации структуры течения в распространяющейся от нижней стенки турбулентной волны. Из-за этого полностью физический процесс описать упрощенный подход пока не позволяет, тем не менее, основные базовые закономерности установить удалось, и в отличие от точного решения, приближенные модели дают возможность изучить динамику довольно больших систем на длительных промежутках времени. В частности, ученые показали, что при небольших значениях числа Прандтля, которое характеризует теплоперенос в вязких средах, происходит увеличение горизонтальной скорости. Поэтому точное значение этого параметра должно учитываться при моделировании подобных процессов, происходящих в газовых оболочках звезд.

Ученые отмечают, что в дальнейшем уточнение масштабного спектра кинетической энергии в турбулентных атмосферных потоках поможет сделать приближенные модели более подробными и точными, что позволит использовать их для описания многих астрофизических и геофизических процессов.

Правильное описание каскадной системы вихрей — одна из ключевых задач при исследовании и моделировании турбулентных потоков. Например, недавно ученые показали, что диссипация, которая происходит при передаче энергии между вихрями разного размера, определяет многие процессы в турбулентных океанических течениях. Помочь при моделировании таких процессов может правильный выбор инвариантов, одним из которых для таких потоков оказалась гидродинамическая спиральность.

https://nplus1.ru/news/2018/06/18/turbulent-tropical-wind

Категория: Теория | Просмотров: 793 | Добавил: Sergo | Рейтинг: 0.0/0

Последние новости

Солнце и Луна вызывают землетрясения на Земле (6)

Приближающееся явление Эль-Ниньо очень экстремально (7)

Аспирин снизил риск деменции на 70% (6)

Каждый восьмой случай рака в мире связали с инфекциями (7)

Самые жаркие страны мира (10)

ВМО ожидает усиления Эль-Ниньо до начала следующего года (8)

Бессонницу связали с повышенным риском инсульта (7)

Дефицит массы и немощность повысили риск смерти (8)

Глобальное озеленение нарушило стабильность в засушливых зонах планеты (22)

Эль-Ниньо преобразил пустыню Атакама (23)

Больше REM-сна связали с меньшим риском 83 заболеваний (16)

Ритмичное сжатие голени помогло мозгу восстановиться после травмы и инсульта (20)

Тепловые волны на суше стали начинаться раньше и заканчиваться позже (25)

К февралю 2027 года Эль-Ниньо может унести жизни 450 тысяч человек (21)

Аутизм связали с заражением токсоплазмой или герпесом в материнской утробе (24)

Гренландия и Антарктида потеряли 11,3 триллиона тонн льда за 45 лет (20)

Вирус Оя оказался патогенным для человека (16)

Число подтвержденных жертв лихорадки Эбола в Конго превысило 3500 (41)

Глобальное потепление нарушило климатическую связь (38)

Самое жаркое лето в истории наблюдений (33)

Более 214 тысяч молний за день в Бразилии (35)

Что произойдет, если остановится Гольфстрим (29)

Препарат против Эболы не позволил вирусу проникнуть в клетки (38)

Спутники запечатлели извержение вулкана Анак-Кракатау (40)

В Антарктиде нашли следы древних лесных пожаров (34)

На Килауэа зафиксировали уже 39 предвестниковых переливов лавы - эпизод 55 может начаться сегодня (40)

За три месяца засуха распространилась почти на три четверти Пуэрто-Рико (55)

Семь крупнейших землетрясений в истории наблюдений (84)

Мир не укладывается в климатические цели (38)

В иммунных клетках нашли «память» об ожирении, которая мешает худеть (45)

Сильный Эль-Ниньо сократил количество муссонных осадков на десятки процентов (50)

Поясничные корсеты не повлияли на интенсивность болей в спине (49)

Число подтвержденных жертв лихорадки Эбола в Конго превысило 3000 (38)

Средняя температура в европейских столицах в августе 2026 года (55)

Самые дождливые страны мира (54)

Самые смертоносные стихийные бедствия 2026 года (72)

Синхронные периоды экстремального тепла (41)

Дым от лесных пожаров изменил химический состав дождя (39)

Какие лекарства приносят фармацевтическим компаниям самый большой доход (39)

Время приема пищи связали со смертностью (36)

Океан побил температурный рекорд (63)

Число подтвержденных жертв лихорадки Эбола в Конго превысило 2500 (84)

Площадь природных пожаров в Европе утроится к концу XXI века (67)

Этот Эль-Ниньо может стать сильнейшим из всех, что помнят ныне живущие (49)

Новая волна пожаров охватила Бельгию, Грецию, Хорватию и Британию (51)

Капитализация Moderna превысила 55 миллиардов долларов (50)

Больший обхват талии связали с высоким риском смерти у пожилых (74)

У любителей кофе оказалось меньше жира в организме (52)

Пожары оставляют токсичный след в реках и озерах (40)

В Европе к концу века выжженные пожарами площади могут увеличиться на 39% (46)

Поиск


Популярное

На Восточное побережье США надвигается "Франкеншторм". Он уже забрал 20 жизней (28945)

Человечество вступило в эпоху природных катаклизмов (19796)

«Сэнди» признан вторым самым дорогим ураганом в истории США (10846)

Эпидемия бубонной чумы вспыхнула на Мадагаскаре (10718)

Супервулкан может проснуться в любой момент (9279)

Сегодня по всему миру произошло 49 землетрясений (7564)

30 тысяч человек умирает ежегодно от амариллеза (7147)

Большая грудь сокращает жизнь на годы (6050)

Остров ВИЗЕния (5741)

Англия: зима в начале мая (5620)

Гигантская Фабианская дыра продолжает расти (5484)

Карнавал в Венеции начался с наводнения (5453)

Из-за извержения Попокатепетля в Мехико объявлен высший уровень опасности (5400)

Гипотеза о СПИД (5285)

Селевой поток опять обрушился на уезд Илян (5221)

Число пострадавших от наводнения в Мордовии достигло 4,5 тысяч человек, подтоплено более 2 тысяч домов (5156)

Ураган в Москве 06.05.2012 (5096)

В Москву идет жара (5084)

В Англии уходящий год признан самым дождливым в истории метеонаблюдений (4951)

Ученые установили точную дату Всемирного потопа (4942)

Вода в реке Белой в Адыгее не может очиститься из-за 5-километрового оползня (4938)

Десятки домов затоплены в Узбекистане в результате наводнения (4904)

Вулкан Санторин, погубивший минойскую цивилизацию на Крите, вышел из многолетней спячки (4898)

Пятидесятиградусные морозы пришли в Якутию (4880)

Йеллоустонский супервулкан (4853)

Семь новых природных чудес света (4842)

Жара в Норильске побила 30-летний рекорд (4841)

Самые большие и опасные вулканы мира (4840)

На планете появился новый вид облаков - Асператус (4838)

Землетрясение в Армении (4823)

Совсем скоро человечество ждёт всемирная катастрофа (4809)

В Крыму зарегистрировали землетрясение мощностью 1-2 балла по шкале Рихтера (4700)

Власти борятся с наводнением на Бали (4686)

Как мы измеряем силу землетрясений? (4578)

Самые удивительные природные феномены (4556)

Йеллоустоун взорвется осенью и в мире начнется Апокалипсис (4397)

Изменение климата (4317)

Зимняя гроза на Кузбассе (4295)

Волну-убийцу создали в обычном бассейне (4250)

У островов Фиджи произошло землетрясение магнитудой 5,5 (4222)

Copyright Sergo © 2012-2026

Яндекс.Метрика