Izvestiya, Atmospheric and Oceanic PhysicsIzvestiya, Atmospheric and Oceanic PhysicsИзвестия РАН. Физика атмосферы и океана0002-35153034-6487The Russian Academy of Sciences65829110.31857/S0002351523040090YOBQKPArticlesСтатьиAnalytical Model for the Generation of Vorticity Due to Inhomogeneous Friction on the Underlying SurfaceАналитическая модель генерации завихренности, обусловленной неоднородным трением на подстилающей поверхностиIngelL. Kh.ИнгельЛ. Х.lev.ingel@gmail.comMakoskoA. A.МакоскоА. А.lev.ingel@gmail.comResearch and Production Association “Typhoon”ФГБУ “НПО "Тайфун”Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of SciencesИнститут физики атмосферы им. А.М. Обухова РАНRussian Academy of SciencesРоссийская академия наук0107202359441742020022025Copyright ©; 2023, Л.Х. Ингель, А.А. МакоскоCopyright ©; 2023, Л.Х. Ингель, А.А. Макоско2023Л.Х. Ингель, А.А. МакоскоЛ.Х. Ингель, А.А. Макоскоhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://journals.eco-vector.com/0002-3515/article/view/658291

In a number of recent publications, attention is drawn to the heterogeneity of the underlying surface as a factor that can contribute to the initiation and intensification of tornadoes. The paper proposes an analytical model for the generation of vorticity under the influence of horizontally inhomogeneous friction. The resulting vorticity is proportional to the background flow velocity and to the horizontal gradient of the drag coefficient transverse to this flow; dependence on other factors is relatively weak. Numerical estimates show the possibility of efficient vorticity generation.

В ряде публикаций последних лет обращается внимание на неоднородности подстилающей поверхности как фактор, который может способствовать зарождению и интенсификации смерчей. В работе предложена аналитическая модель генерации завихренности под влиянием горизонтально-неоднородного трения. Возникающая завихренность пропорциональна скорости фонового течения и поперечному к этому течению горизонтальному градиенту коэффициента сопротивления; зависимость от других факторов относительно слабая. Численные оценки показывают возможность эффективной генерации завихренности.

atmospheric currentsvorticityinhomogeneous frictionatmospheric vorticesanalytical model: атмосферные течениязавихренностьнеоднородное трениеатмосферные вихрианалитическая модельГалушко В.В., Орданович А.Е. Двухслойная модель экмановского пограничного слоя атмосферы // Метеорология и гидрология. 1978. № 4. С. 33–34.Гутман Л.Н. Введение в нелинейную теорию мезометеорологических процессов. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 295 с.Ингель Л.Х., Макоско А.А. О механизме генерации спиральности восходящего потока, обусловленного неоднородным трением на подстилающей поверхности // Докл. РАН. Науки о Земле. 2023. Т. 508. № 2. С. 253–257.Ингель Л.Х., Михайлова Л.А. К теории экмановского пограничного слоя с нелинейными граничными условиями // Изв. AН СССР. Физика атмосферы и океана. 1990. Т. 26. № 7. С. 675–681.Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 733 с.Dotzek N., Emeis S., Lefebvre C., Gerpott J. Waterspouts over the North and Baltic Seas: Observations and climatology, prediction and reporting // Meteorologische Zeitschrift. 2010. V. 19. № 1. P. 115–129.Ingel L.Kh. On the nonlinear dynamics of the boundary layer of intense atmospheric vortex // Dynamics of Atmospheres and Oceans. 2005. V. 40. № 4. P. 295–304.Frazier A.E., Hemingway B.L., Brasher J.P. Land surface heterogeneity and tornado occurrence: an analysis of Tornado Alley and Dixie Alley // Geomatics, Natural Hazards and Risk. 2019. V. 10. № 1. P. 1475–1492.https://doi.org/10.1080/19475705.2019.1583292Kellner O., Niyogy D. Land surface heterogeneity signature in tornado climatology? An illustrative analysis over Indiana, 1950–2012 // Earth Interactions. 2014. V. 18. № 10. P. 1–32. https://doi.org/10.1175/2013EI000548.1Lyza A.W., Knupp K.R. A Background investigation of tornado activity across the Southern Cumberland Plateau Terrain System of Northeastern Alabama // Mon. Wea. Rev. 2018. V. 146. P. 4261–4278. https://doi.org/10.1175/MWR-D-18-0300.1Markert A., Griffin R., Knupp K., Molthan A., Coleman T. A spatial pattern analysis of land surface roughness heterogeneity and its relationship to the initiation of weak tornadoes // Earth Interactions. 2019. V. 23. № 5. P. 1–28. https://doi.org/10.1175/EI-D-18-0010.1Miglietta M.M. Waterspouts: A Review // Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences. 2019. 15 p.Muncy T.J. Topographic and surface roughness influences on tornadogenesis and decay [Электронный ресурс] / Thesis. College of Arts and Sciences of Ohio University. 2021. 164 p. Режим доступа: https://etd.ohiolink. edu/apexprod/rws_olink/r/ 1501/10?clear=10&p10_accession_ num=ohiou1628513174226383 (дата обращения 19.12.2022 г.).Wheatley D.M., Trapp R.J. The effect of mesoscale heterogeneity on the genesis and structure of mesovortices within quasi-linear convective systems // Mon. Wea. Rev. 2008. V. 136. P. 4220–4241.