Гневышев В.Г., Фролова А.В., Кубряков А.А., Собко Ю.В., Белоненко Т.В. «Взаимодействие волн Россби со струйным потоком: основные уравнения и их верификация для антарктического циркумполярного течения» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 55, № 5, с. 39-50 (2019)

Рассматривается взаимодействие волн Россби со струйным зональным течением. Предложен новый теоретический подход, где в рамках нелинейной теории показано, что нелинейность в длинноволновом приближении в точности компенсирует доплеровский сдвиг. Это позволяет получить новое дисперсионное соотношение для волн Россби на струйном потоке. На примере проявления волн Россби в Антарктическом циркумполярном течении (АЦТ) данная теория верифицируется при помощи данных спутниковой альтиметрии. Для области, расположенной в зоне АЦТ, проводится сравнение эмпирических скоростей, рассчитанных по альтиметрическим данным, и теоретических фазовых скоростей волн, определенных по нелинейному дисперсионному соотношению с использованием эквивалентного β-эффекта. Сравнение показывает, что полученное в рамках нелинейного подхода новое дисперсионное соотношение позволяет описать перемещение, как в западном, так и в восточном направлении, мезомасштабных вихрей в поле аномалий уровня, идентифицируемых, как волны Россби.

Бусыгин В.П., Краснокутская Л.Д., Кузьмина И.Ю. «Перенос оптического излучения подоблачных молний в космос» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 55, № 5, с. 85-93 (2019)

Разработаны математические модели и проведены расчеты переноса коротких оптических импульсов через облачный слой в космос. В качестве основных переменных параметров облачного слоя выбраны его оптическая и геометрическая толщины в вертикальном направлении. Изучена физическая картина формирования амплитудно-временных характеристик поля излучения. Показано, что наличие облачного слоя приводит к формированию вторичного источника на верхней границе облака и к существенному искажению временной формы исходного импульса.

Залесный В.Б., Мошонкин С.Н. «Чувствительность модели циркуляции океана к K-омега параметризации вертикальной турбулентности» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 55, № 5, с. 103-113 (2019)

Развивается модель общей циркуляции океана (МОЦО) ИВМ РАН с встроенной в нее κ-омега моделью вертикального турбулентного обмена на основе уравнений для кинетической энергии турбулентности κ и частоты диссипации энергии омега. От частот плавучести и сдвига скорости, рассчитываемых в МОЦО, зависит решение κ-омега модели; а от κ и омега – коэффициенты вертикальной турбулентности. Численные алгоритмы обеих моделей основаны на методе расщепления по физическим процессам. Уравнения κ-омега модели расщепляются на два этапа, описывающих трехмерный перенос-диффузию кинетической энергии турбулентности κ и частоты омега и их локальную генерацию-диссипацию. Возникающая на втором этапе система обыкновенных дифференциальных уравнений решается аналитически, что обеспечивает экономичность алгоритма. Выписывается также аналитическое решение уравнения для коэффициента вертикальной турбулентности. Модель применяется для изучения чувствительности модельной циркуляции Северной Атлантики–Северного Ледовитого океана к вариациям параметров вертикальной турбулентности. Эксперименты показывают, что, варьируя коэффициенты аналитического решения κ-омега модели, можно повысить адекватность моделирования. Дано предварительное сравнение особенностей κ-омега и κ-эпсилон моделей турбулентности при использовании метода расщепления в случае применения их в МОЦО.

Полников В.Г., Байдаков Г.А., Троицкая Ю.И. «Скорость диссипации турбулентности в слое воды под ветровыми волнами по данным лабораторного эксперимента» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 55, № 5, с. 126-136 (2019)

Цель работы заключается в получении оценок и параметризации скорости диссипации кинетической энергии турбулентности (СДТ) ε верхнем слое жидкости, обусловленной наличием ветровых волн на поверхности. Для этого использованы данные лабораторных измерений ветрового волнения и трех компонент течений на шести горизонтах в верхнем слое воды при четырех различных ветрах, выполненных в ветро-волновом канале ИПФ РАН. Установлено, что для большинства горизонтов на частотных спектрах S_Uz(f) вертикальной компоненты скорости течения, наведенного ветром и волнами, четко просматриваются участки колмогоровский участок вида

Полников В.Г., Байдаков Г.А., Троицкая Ю.И. «Скорость диссипации турбулентности в слое воды под ветровыми волнами по данным лабораторного эксперимента» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 55, № 5, с. 126-136 (2019)

Цель работы заключается в получении оценок и параметризации скорости диссипации кинетической энергии турбулентности (СДТ) ε в верхнем слое жидкости, обусловленной наличием ветровых волн на поверхности. Для этой цели использованы данные лабораторных измерений ветрового волнения и трех компонент течений на шести горизонтах в верхнем слое воды при четырех различных ветрах, выполненные в ветроволновом канале ИПФ РАН. Установлено, что для большинства горизонтов на частотных спектрах S_U2(f) вертикальной компоненты скорости течения, наведенного ветром и волнами, четко просматривается колмогоровский участок вида S_U2(f) ∝f^–5/3. С использованием алгоритмов, описанных ранее, этот факт позволяет получить оценки СДТ на соответствующих горизонтах, а затем установить зависимость ε от скорости трения u_тр, высоты волн на поверхности a₀, частоты пика спектра ω_p, и глубины горизонта z. Анализ полученных результатов позволяет (для имеющихся данных) предложить параметризацию вида ε≈0.00025u³_трa₀/z², для которой предложена физическая интерпретация.