Двумерная модель мезомасштабных процессов в нижнем слое атмосферы с учетом неоднородности температуры и влажности воздуха
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2015.8.1.1Ключевые слова:
моделирование пограничного слоя атмосферы, неоднородность температуры и влажности, численные расчетыАннотация
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.
Скачивания
Библиографические ссылки
Атмосферная турбулентность и моделирование распространение примесей / Под ред. Ф.Т.М. Ньистадта, Х. Ван Допа. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 351 с.
2. Бызова Н.Л., Иванов В.Н., Гаргер Е.К. Турбулентность в пограничном слое атмосферы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 264 с.
3. Kalnay E. Atmospheric modeling, data assimilation and predictability. - Cambridge University Press, 2003. - 341 p.
4. Марчук Г.И., Пененко В.В., Алоян А.Е., Лазриев Г.Л. Численное моделирование микроклимата города // Метеорология и гидрология. - 1979. - № 8. - С. 5-15.
5. Велтищева Н.С. Трехмерная негидростатическая модель для описания циркуляции над городским островом тепла // Труды Гидрометцентра СССР. - 1979. - № 219. - С. 66-82.
6. Берлянд М.Е., Зашихин М.Н. К теории антропогенного воздействия на локальные метеорологические процессы в городе // Метеорология и гидрология. - 1982. - № 2. - С. 5-16.
7. Быкова Л.П. Численное моделирование бризовой циркуляции над городом с учетом процессов в слое шероховатости // Метеорология и гидрология. - 1983. - № 12. - С. 36-43.
8. Тарнопольский А.Г., Шнайдман В.А. Моделирование пограничного слоя атмосферы для городской застройки и пригородной зоны // Метеорология и гидрология. - 1991. - № 1. - С. 41-47.
9. Алоян А.Е. Динамика и кинематика газовых примесей и аэрозолей в атмосфере: Курс лекций. - М.: ИВМ РАН, 2002. - 201 с.
10. Пененко В.В., Цветова Е.А. Математические модели природоохранного прогнозирования // ПМТФ. - 2007. - Т. 48, № 3. - С. 152-163. DOI
11. Аристов С.Н., Шварц К.Г. Вихревые течения в тонких слоях жидкости. - Киров: ВятГУ, 2011. - 207 с.
12. Шварц К.Г. Моделирование крупномасштабных и мезомасштабных процессов в бароклинной атмосфере и океане // Географический вестник. - 2013. - № 1 (24). - С. 72-77.
13. 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.
14. 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. DOI
15. 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. DOI
16. 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.
17. Педлоски Дж. Геофизическая гидродинамика. В 2-х томах. - М.: Мир, 1984. - 398 с.; 416 с.
18. Романова Е.Н., Мосолова Г.И., Береснева И.А. Микроклиматология и ее значение для сельского хозяйства - Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 244 с.
19. 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.
20. Гаврилов А.С. Математическое моделирование мезометеорологических процессов: Учеб. пособие. - Л.: Изд-во ЛПИ, 1988. - 96 с.
21. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. - М.: Наука, 1965.- Часть I. - 640 с.
22. 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.
23. Аристов С.Н., Фрик П.Г. Динамика крупномасштабных течений в тонких слоях жидкости: Препр. / ИМСС УрО РАН. - Свердловск: УрО РАН СССР, 1987. - 48 с.
24. Аристов С.Н., Фрик П.Г. Крупномасштабная турбулентность в тонком слое неизотермической вращающейся жидкости // МЖГ. - 1988. - № 4. - С. 48-55. DOI
###
Atmosfernaa turbulentnost’ i modelirovanie rasprostranenie primesej / Pod red. F.T.M. N’istadta, H. Van Dopa. - L.: Gidrometeoizdat, 1985. - 351 s.
2. Byzova N.L., Ivanov V.N., Garger E.K. Turbulentnost’ v pogranicnom sloe atmosfery. - L.: Gidrometeoizdat, 1989. - 264 s.
3. Kalnay E. Atmospheric modeling, data assimilation and predictability. - Cambridge University Press, 2003. - 341 p.
4. Marcuk G.I., Penenko V.V., Aloan A.E., Lazriev G.L. Cislennoe modelirovanie mikroklimata goroda // Meteorologia i gidrologia. - 1979. - No 8. - S. 5-15.
5. Veltiseva N.S. Trehmernaa negidrostaticeskaa model’ dla opisania cirkulacii nad gorodskim ostrovom tepla // Trudy Gidrometcentra SSSR. - 1979. - No 219. - S. 66-82.
6. Berland M.E., Zasihin M.N. K teorii antropogennogo vozdejstvia na lokal’nye meteorologiceskie processy v gorode // Meteorologia i gidrologia. - 1982. - No 2. - S. 5-16.
7. Bykova L.P. Cislennoe modelirovanie brizovoj cirkulacii nad gorodom s ucetom processov v sloe serohovatosti // Meteorologia i gidrologia. - 1983. - No 12. - S. 36-43.
8. Tarnopol’skij A.G., Snajdman V.A. Modelirovanie pogranicnogo sloa atmosfery dla gorodskoj zastrojki i prigorodnoj zony // Meteorologia i gidrologia. - 1991. - No 1. - S. 41-47.
9. Aloan A.E. Dinamika i kinematika gazovyh primesej i aerozolej v atmosfere: Kurs lekcij. - M.: IVM RAN, 2002. - 201 s.
10. Penenko V.V., Cvetova E.A. Matematiceskie modeli prirodoohrannogo prognozirovania // PMTF. - 2007. - T. 48, No 3. - S. 152-163. DOI
11. Aristov S.N., Svarc K.G. Vihrevye tecenia v tonkih sloah zidkosti. - Kirov: VatGU, 2011. - 207 s.
12. Svarc K.G. Modelirovanie krupnomasstabnyh i mezomasstabnyh processov v baroklinnoj atmosfere i okeane // Geograficeskij vestnik. - 2013. - No 1 (24). - S. 72-77.
13. 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.
14. Satrov A.V., Svarc K.G. Cislennoe modelirovanie atmosfernyh mezomasstabnyh processov perenosa primesej v okrestnosti goroda Kirova // Vycisl. meh. splos. sred. - 2010. - T. 3, No 3. - S. 117-125. DOI
15. Svarc K.G., Sklaev V.A. Cislennoe modelirovanie atmosfernyh mezomasstabnyh processov perenosa mnogokomponentnoj primesi pri torfanom pozare // Vycisl. meh. splos. sred. - 2012. - T. 5, No 3. - S. 274-283. DOI
16. Svarc K.G., Sklaev V.A. Metodiceskie podhody k sozdaniu sistemy lokal’nogo rascetnogo monitoringa atmosfernyh bioaerozolej // Geoinformacionnoe obespecenie prostranstvennogo razvitia Permskogo kraa: Sb. nauc. tr. - Perm’: Izd-vo PGNIU, 2013. - No 6. - S. 56-60.
17. Pedloski Dz. Geofiziceskaa gidrodinamika. V 2-h tomah. - M.: Mir, 1984. - 398 s.; 416 s.
18. Romanova E.N., Mosolova G.I., Beresneva I.A. Mikroklimatologia i ee znacenie dla sel’skogo hozajstva - L.: Gidrometeoizdat, 1983. - 244 s.
19. Sklaev V.A., Ermakova L.N., Sklaeva L.S. Issledovanie mikroklimata goroda s cel’u ocenki biometeorologiceskih pokazatelej selitebnoj territorii // Geograficeskij vestnik. - 2010. - No 3 (14). - S. 52-59.
20. Gavrilov A.S. Matematiceskoe modelirovanie mezometeorologiceskih processov: Uceb. posobie. - L.: Izd-vo LPI, 1988. - 96 s.
21. Monin A.S., Aglom A.M. Statisticeskaa gidromehanika. - M.: Nauka, 1965.- Cast’ I. - 640 s.
22. Sklaev V.A., Sklaeva L.S. Ispol’zovanie rezul’tatov nabludenij po temperaturnomu profilemeru dla korrektirovki neblagopriatnyh meteorologiceskih uslovij (NMU) // Okruzausaa sreda i ustojcivoe razvitie regionov: Trudy II Vserossijskoj naucnoj konferencii s mezdunarodnym ucastiem, Kazan’, 24-26 sentabra 2013. - T. II. - S. 151.
23. Aristov S.N., Frik P.G. Dinamika krupnomasstabnyh tecenij v tonkih sloah zidkosti: Prepr. / IMSS UrO RAN. - Sverdlovsk: UrO RAN SSSR, 1987. - 48 s.
24. Aristov S.N., Frik P.G. Krupnomasstabnaa turbulentnost’ v tonkom sloe neizotermiceskoj vrasausejsa zidkosti // MZG. - 1988. - No 4. - S. 48-55. DOI
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2015 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
