Двумерная модель мезомасштабных процессов в нижнем слое атмосферы с учетом неоднородности температуры и влажности воздуха
Автор: Шварц Константин Григорьевич, Шварц Юлия Анатольевна, Шкляев Владимир Александрович
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 1 т.8, 2015 года.
Бесплатный доступ
С помощью новой двумерной модели мезомасштабных процессов оценивается влияние неоднородности температуры и влажности на образование вихревых структур в нижнем слое атмосферы. Вывод модели осуществляется на основе локально-равновесного подхода путем усреднения поперек слоя исходных трехмерных уравнений, описывающих мезомасштабные атмосферные процессы. Для замыкания системы, заключающегося в определении нелинейных слагаемых и значений на границах полей скорости, температуры и влажности через усредненные поля, используется точное решение исходной задачи, описывающее однородное по горизонтальным координатам течение. Это решение находится для бесконечного горизонтального вращающегося слоя в предположении несжимаемости воздуха в нижнем слое атмосферы и линейного распределения температуры и влажности подстилающей поверхности. Численные расчеты проводились методом сеток с помощью явной конечно-разностной схемы на сетке 200×200 узлов. Рассматривалась площадка 40 на 40 километров в северо-западной части города Перми и прилежащих окрестностях. Расчеты показали, что на фоне значительных горизонтальных градиентов температуры воздуха и влажности в нижнем слое атмосферы возникают вихревые структуры с вертикальной осью вращения. Появление вихревых структур обуславливается также конфигурацией зон значительных градиентов и их расположением относительно движущегося воздуха.
Моделирование пограничного слоя атмосферы, неоднородность температуры и влажности, численные расчеты
Короткий адрес: https://sciup.org/14320752
IDR: 14320752 | DOI: 10.7242/1999-6691/2015.8.1.1
Список литературы Двумерная модель мезомасштабных процессов в нижнем слое атмосферы с учетом неоднородности температуры и влажности воздуха
- Атмосферная турбулентность и моделирование распространение примесей/Под ред. Ф.Т.М. Ньистадта, Х. Ван Допа. -Л.: Гидрометеоиздат, 1985. -351 с.
- Бызова Н.Л., Иванов В.Н., Гаргер Е.К. Турбулентность в пограничном слое атмосферы. -Л.: Гидрометеоиздат, 1989. -264 с.
- Kalnay E. Atmospheric modeling, data assimilation and predictability. -Cambridge University Press, 2003. -341 p.
- Марчук Г.И., Пененко В.В., Алоян А.Е., Лазриев Г.Л. Численное моделирование микроклимата города//Метеорология и гидрология. -1979. -№ 8. -С. 5-15.
- Велтищева Н.С. Трехмерная негидростатическая модель для описания циркуляции над городским островом тепла//Труды Гидрометцентра СССР. -1979. -№ 219. -С. 66-82.
- Берлянд М.Е., Зашихин М.Н. К теории антропогенного воздействия на локальные метеорологические процессы в городе//Метеорология и гидрология. -1982. -№ 2. -С. 5-16.
- Быкова Л.П. Численное моделирование бризовой циркуляции над городом с учетом процессов в слое шероховатости//Метеорология и гидрология. -1983. -№ 12. -С. 36-43.
- Тарнопольский А.Г., Шнайдман В.А. Моделирование пограничного слоя атмосферы для городской застройки и пригородной зоны//Метеорология и гидрология. -1991. -№ 1. -С. 41-47.
- Алоян А.Е. Динамика и кинематика газовых примесей и аэрозолей в атмосфере: Курс лекций. -М.: ИВМ РАН, 2002. -201 с.
- Пененко В.В., Цветова Е.А. Математические модели природоохранного прогнозирования//ПМТФ. -2007. -Т. 48, № 3. -С. 152-163.
- Аристов С.Н., Шварц К.Г. Вихревые течения в тонких слоях жидкости. -Киров: ВятГУ, 2011. -207 с.
- Шварц К.Г. Моделирование крупномасштабных и мезомасштабных процессов в бароклинной атмосфере и океане//Географический вестник. -2013. -№ 1 (24). -С. 72-77.
- Schwarz K.G. Mesa-scale flows over large city//Progress in Fluid Flow Research: Turbulence and Applied MHD/eds. H. Branover and Y. Unger. -AIAA Progr. Ser. -1998. -Vol. 182. -P. 271-279.
- Шатров А.В., Шварц К.Г. Численное моделирование атмосферных мезомасштабных процессов переноса примесей в окрестности города Кирова//Вычисл. мех. сплош. сред. -2010. -Т. 3, № 3. -С. 117-125.
- Шварц К.Г., Шкляев В.А. Численное моделирование атмосферных мезомасштабных процессов переноса многокомпонентной примеси при торфяном пожаре//Вычисл. мех. сплош. сред. -2012. -Т. 5, № 3. -С. 274-283.
- Шварц К.Г., Шкляев В.А. Методические подходы к созданию системы локального расчетного мониторинга атмосферных биоаэрозолей//Геоинформационное обеспечение пространственного развития Пермского края: Сб. науч. тр. -Пермь: Изд-во ПГНИУ, 2013. -№ 6. -С. 56-60.
- Педлоски Дж. Геофизическая гидродинамика. В 2-х томах. -М.: Мир, 1984. -398 с.; 416 с.
- Романова Е.Н., Мосолова Г.И., Береснева И.А. Микроклиматология и ее значение для сельского хозяйства -Л.: Гидрометеоиздат, 1983. -244 с.
- Шкляев В.А., Ермакова Л.Н., Шкляева Л.С. Исследование микроклимата города с целью оценки биометеорологических показателей селитебной территории//Географический вестник. -2010. -№ 3 (14). -С. 52-59.
- Гаврилов А.С. Математическое моделирование мезометеорологических процессов: Учеб. пособие. -Л.: Изд-во ЛПИ, 1988. -96 с.
- Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. -М.: Наука, 1965.-Часть I. -640 с.
- Шкляев В.А., Шкляева Л.С. Использование результатов наблюдений по температурному профилемеру для корректировки неблагоприятных метеорологических условий (НМУ)//Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: Труды II Всероссийской научной конференции с международным участием, Казань, 24-26 сентября 2013. -Т. II. -С. 151.
- Аристов С.Н., Фрик П.Г. Динамика крупномасштабных течений в тонких слоях жидкости: Препр./ИМСС УрО РАН. -Свердловск: УрО РАН СССР, 1987. -48 с.
- Аристов С.Н., Фрик П.Г. Крупномасштабная турбулентность в тонком слое неизотермической вращающейся жидкости//МЖГ. -1988. -№ 4. -С. 48-55.
