Структурное описание геофизических случайных полей с негауссовой статистикой

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье рассмотрен подход к описанию случайных полей как совокупности интенсивных структур со случайными параметрами. Подобные структуры наблюдаются как в оптических полях, распространяющихся в неоднородных средах, так и в полях гидродинамического происхождения и образуются в результате фокусировок излучения или деформации течений. В статье рассмотрены способы фильтрации и эволюция подобных структур. Описаны различные режимы структур – режимы периодических и стохастических колебаний.

Об авторах

И. Г. Якушкин

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: iyakushkin@yandex.ru
Россия, 119017, Москва, Пыжевский пер., 3

Список литературы

  1. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1983. 544 с.
  2. Гледзер Е.Б., Должанский Ф.В., Обухов А.М. Системы гидродинамического типа и их применение. М.: Наука, 1987. 366 с.
  3. Гледзер Е.Б. Диссипация и перемежаемость турбулентности в рамках гидродинамических аппроксимаций // Изв. РАН Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41. № 6. С. 731–746.
  4. Гончаров В.П., Павлов В.И. Гамильтоновая вихревая и волновая динамика. М.: ГЕОС, 2008. 432 с.
  5. Гурбатов С.Н., Саичев А.И., Якушкин И.Г. Нелинейные волны и одномерная турбулентность в средах без дисперсии // УФН. 1983. Т. 141. № 2. С. 221–253.
  6. Данилов С.Д., Довженко В.А., Якушкин И.Г. Перенос паcсивного скаляра и лагранжев хаос в гамильтоновой гидродинамической системе // ЖЭТФ. 2000. Т.118. Вып. 2. С. 483–494.
  7. Должанский Ф.В., Крымов В.А., Манин Д.Ю. Устойчивость и вихревые структуры в квазидвумерных сдвиговых течениях // УФН. 1990. Т. 160. № 7. С. 1–45.
  8. Должанский Ф.В. Поперечная структура квазидвумерных гидродинамических и магнитогидродинамических течений // Изв. РАН Физика атмосферы и океана. 1999. Т. 35. Вып. 2. С. 163–173.
  9. Должанский Ф.В., Пономарев В.М. Простейшие медленные многообразия баротропных и бароклинных движений вращающейся жидкости // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2002. Т. 38. № 3. С. 316–330.
  10. Должанский Ф.В. О механических прообразах фундаментальных гидродинамических инвариантов и медленных многообразий // УФН. 2005. Т.175. № 12. С. 1257–1288.
  11. Должанский Ф.В. Основы геофизической гидродинамики. М.: Физматлит, 2011. 264 с.
  12. Займан Д. Модели беспорядка. М.: Наука, 1982. 591 с.
  13. Заславский Г.М., Сагдеев Р.З. Введение в нелинейную физику. М.: Наука, 1988. 368с.
  14. Заславский Г.М., Сагдеев Р.З., Усиков Д.А., Черников А.А. Слабый хаос и квазирегулярные структуры. М.: Наука, 1991. 235 с.
  15. Заславский Г.М. Физика хаоса в гамильтоновых системах. Москва–Ижевск: Ин-т компьютерных исследований, 2004. 288 с.
  16. Зельдович Я.Б., Молчанов С.А., Рузмайкин А.А., Соколов Д.Д. Перемежаемость в случайной среде // УФН. 1987. Т. 152. № 1. С. 3–32.
  17. Кляцкин В.И., Якушкин И.Г. Стохастический перенос в случайных волновых полях // ЖЭТФ. 2000. Т. 118. № 4. С. 849–862.
  18. Кляцкин В.И. Статистический анализ когерентных явлений в стохастических динамических системах. М.: URSS, 2014. 768 с.
  19. Кляцкин В.И. Стохастическое структурообразование в случайных средах // УФН. 2016. Т. 186. № 1. С. 76–105.
  20. Кострыкин С.В., Хапаев А.А., Якушкин И.Г. Вихревые структуры в квазидвумерных течениях вязкой вращающейся жидкости // ЖЭТФ. 2011. Т. 139. № 2. С. 395–407.
  21. Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука, 1980. 306 с.
  22. Лихтенберг А., Либерман М. Регулярная и стохастическая динамика. М.: Наука, 1984. 536 с.
  23. Лоренц Э. Природа и теория общей циркуляции атмосферы // Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 259 с.
  24. Монин А.C., Яглом А.М. Статистическая гидродинамика. М.: Наука, 1965. Т. 1, 2. 639 с., 730 с.
  25. Обухов А.М. Турбулентность и динамика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 412 с.
  26. Пономарев В.А., Хапаев А.А., Якушкин И.Г. Влияние экмановского трения и асимметрия циклонических и антициклонических когерентных структур в гидродинамических течениях // ДАН сер Геофизика. 2009. Т. 425. № 6. С. 821–826.
  27. Рабинович М.И., Езерский А.Б. Динамическая теория формообразования. М.: Янус-К, 1998. 191 с.
  28. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. НИЦ: Регулярная и хаотическая динамика, 2000. 561 с.
  29. Романова Н.Н., Якушкин И.Г. Гамильтоново описание движений в идеальной расслоенной жидкости // ДАН сер. Геофизика. 2001. Т. 380. № 5. С. 330–334.
  30. Романова Н.Н., Чхетиани О.Г., Якушкин И.Г. Влияние нелинейных взаимодействий на развитие неустойчивости в волновых гидродинамических системах // ЖЭТФ. 2016. Т. 149. № 5. С.1043–1056.
  31. Рытов С.М., Кравцов Ю.А, Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Часть 2. Случайные поля. М.: Наука, 1978. 464 с.
  32. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1967. 548 с.
  33. Якушкин И.Г. Флуктуации интенсивности поля плоской волны за хаотическим фазовым экраном // Изв. Вузов. Радиофизика. 1974. Т. 13. № 9. С. 151–156.
  34. Якушкин И.Г. Флуктуации интенсивности при малоугловом рассеянии волновых полей // Изв. Вузов. Радиофизика. 1985. Т.23. № 5. С. 535–566.
  35. Якушкин И.Г. Многолучевое рассеяние волновых полей в неоднородных и нелинейных средах: Автореф. диссертации на соискание ученой степени докт. физ. мат. наук. М., 1987. 32 с.
  36. Якушкин И.Г. О мерцаниях светового блика на морской поверхности // Изв. АН СССР Физика атмосферы и океана. 1990. Т. 26. № 10. С. 25–32.
  37. Якушкин И.Г. Случайные внутренние гравитационные волны в атмосфере // Изв. РАН Физика атмосферы и океана. 1998. Т. 34. № 5. С. 651–657.
  38. Якушкин И.Г. О лагранжевом и гамильтоновом описании моделей геофизических течений идеальной жидкости // Изв. РАН Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41. № 2. С. 156–166.
  39. Blackwelder R.F.M. Coherent structures associated with turbulent transport // Proc. 2nd Int. Sump. Tokyo. 1987. P. 1–20.
  40. Groesen Van E. Deformation of coherent structures // UK Rep. Prog. Phys. 1996. V. 59. P. 511–600.
  41. Guha A., Lawrence G.A. A wave interaction approach to studying non-modal homogeneous and stratified shear instabilities // J. Fluid Mech. 2014. V. 755. P. 336–364.
  42. Jimenez J. Coherent structures in wall-bounded turbulence // J. Fluid Mech. 2018. V. 842. P. 1–100.
  43. Kostrykin S.V., Khapaev A.A., Yakushkin I.G. The influence of nonlinear bottom friction on the properties of decaying cyclonic and anticyclonic vortex structures in a shallow rotated fluid // J. Fluid Mechanics. 2014. V. 753. P. 217–241.
  44. Kravzov Y.A. Propagation of electromagnetic waves through turbulent atmosphere // Rep. Progr. Phys. 1992. P. 92–112.
  45. Loesch A.Z. Resonant interactions between unstable and neutral baroclinic waves: Part I // J. Atmos. Sci. 1974. V. 31. P. 1177–1201.
  46. Longuet–Higgins M.S. The statistical geometry of a random surface / In: Hydrodynamic Stability // Proc. 13-thSymp. Appl. Math. Am. Math. Soc. 1962. P. 105–142.
  47. Lorenz E.N. Deterministic nonperiodic flow // J. Atmospheric Sciences. 1963. V. 20. № 3. P. 130–148.
  48. Okubo A. Horizontal dispersion of floatable particles in the vicinity of velocity singularities such as convergences // Deep Sea Research. 1970. V. 17. P. 445–454.
  49. Pelinovsky E.N., Shurgalina E.G., Sergeeva A.V., Talipova T.G., Grimshaw R.H.J. Two-Soliton Interaction as an Elementary Act of Soliton Turbulence in Integrable Systems // Physics Letters A. 2013. V. 377. P. 272–275.
  50. Romanova N.N., Annenkov S.A. Three–wave resonant interactions in unstable media // J. Fluid Mech. 2005. V. 539. P. 57–91.
  51. Salmon R. Hamiltonian fluid mechanics // Ann. Rev. Fluid Mech. 1988. V. 20. P. 225–256.
  52. Vallis G.K. Atmospheric and Oceanic Fluid Dynamics: Fundamentals and Large-Scale Circulation // Cambridge University Press. 2017. 326 p.
  53. Yakushkin I.G., Zavorotny V.U. Statistics evolution of Gaussian wave fields in random Media // Waves in Random media. 1992. V. 2 P.162–165.
  54. Yakushkin I.G. Strong focusing of plane wave behind a power–law phase screen // Waves in Random Media. 1996. V. 6. P. 281–289.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (1MB)
Метаданные
3.

Скачать (158KB)
Метаданные
4.

Скачать (364KB)
Метаданные

© И.Г. Якушкин, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.