Том 55, № 4 (2019)

Проанализированы данные численного моделирования устойчиво-стратифицированных турбулентных течений Куэтта при различных значениях числа Ричардсона. Для расчетов применены две различные технологии: прямое численное моделирование (DNS) и моделирование методом крупных вихрей (LES). Показано, что, независимо от метода расчета, наряду с хаотической турбулентностью, течения содержат крупные организованные структуры. В поле температуры эти структуры проявляются как наклонные слои жидкости со слабоустойчивой стратификацией, разделенные очень тонкими слоями с большими градиентами температуры. Существование подобных слоистых структур в природе косвенно подтверждается анализом данных натурных измерений на метеорологической мачте, где обнаружены гистограммы распределения градиентов температуры, далекие от нормального распределения и аналогичные распределениям в численных моделях. В моделях зафиксирован рост турбулентного числа Прандтля при увеличении градиентного числа Ричардсона. Вполне вероятно, что выявленные структуры служат эффективными барьерами для вертикального турбулентного переноса тепла, не блокируя при этом перенос импульса. Предлагается гипотеза, что именно эти структуры и служат физическим механизмом поддержания турбулентности при сверхкритически устойчивой стратификации.

100-тысячелетняя ритмичность в изменениях климата в позднем плейстоцене (в последние 800 тыс. лет) может быть связана с соответствующими колебаниями не только в инсоляции, но и в подводной вулканической активности под воздействием сил гравитации в солнечной системе. Это заключение основано на вейвлетном анализе долговременных данных о колебаниях эксцентриситета орбиты Земли, вариациях различных палеоклиматических характеристик, их известных спектральных оценках и данных о подводной вулканической активности.

При использовании нелинейной аналитической модели обтекания гор исследовались орографические возмущения и адекватность модели. теоретические расчеты траекторий движения, возмущений температуры и влажности сопоставлялись с данными стереофотограмметрических измерений волновых облаков. Показано, что модель успешно описывает пространственную структуру и амплитуды возмущений в тропосфере вне приземного турбулентного слоя. Установлено, что в дни наблюдения облаков турбулентные процессы в приземном слое мало влияли на волновые процессы на высотах выше 2.5 км.

Биочастицы составляют значительную часть атмосферного аэрозоля. Диапазон их размеров варьирует от долей нанометров (макромолекулы) до сотен микрометров (пыльца растений, остатки растительности). Подобно другим типам атмосферных аэрозолей степень участия биочастиц в атмосферных процессах во многом зависит от их гигроскопических и конденсационных свойств. В данной работе представлены результаты исследований способности вторичных частиц (субчастиц) аэрозолей пыльцы сосны, березы и рапса служить облачными ядрами конденсации. Вторичные частицы получены путем водной экстракции биологического материала из пыльцевых гранул и последующей осушки, распыленной жидкокапельной фракции. Параметры облачной активации определены в интервале размеров 20–270 нм в диапазоне пересыщений водяного пара 0.1–1.1%. По данным измерений определены значения параметра гигроскопичности, характеризующего влияние химического состава субчастиц на их конденсационные свойства. Диапазон изменений параметра гигроскопичности составил 0.12–0.13. В целом, результаты измерений показали, что конденсационная активность субчастиц сравнима с конденсационной активностью вторичных органических аэрозолей и слабо зависит от типа исходной пыльцы.

Исследуется влияние встречного взаимодействия нелинейных волн в мелководном бассейне теоретически и численно в рамках нелинейной теории мелкой воды. Показано, что такое взаимодействие приводит к изменению фазы распространения основной волны, вынужденной распространяться на течении, индуцированным встречной волной. Оценки высоты необрушенной волны в момент взаимодействия находятся в согласии с теоретическими предсказаниями. Сдвиг фаз при взаимодействии необрушенных волн достаточно мал, но становится заметным в случае движения обрушенных волн.