1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Физика атмосферы и океана
  4. T. 59, № 6, 2023

Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2023, T. 59, № 6, стр. 786-792

Взрывной рост несимметричных возмущений в потоке с вертикальным сдвигом

М. В. Калашник a, b, c, *

a Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН
109017 Москва, Пыжевский пер., 3, Россия

b Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
123242 Москва, ул. Большая Грузинская, 10, Россия

c ФГБУ “НПО “Тайфун”
249038 Обнинск, Калужской обл., ул. Победы, 4, Россия

* E-mail: kalashnik-obn@mail.ru

Поступила в редакцию 05.06.2023
После доработки 11.07.2023
Принята к публикации 28.08.2023

Аннотация

Классическая задача геофизической гидродинамики – задача о неустойчивости зонального геострофического течения с вертикальным сдвигом скорости. В настоящее время наиболее полно изучена неустойчивость относительно симметричных возмущений, не зависящих от координаты вдоль потока. Для возникновения симметричной неустойчивости двумерный волновой вектор возмущения должен лежать внутри определенного сектора в вертикальной плоскости волновых чисел. В настоящей работе исследована неустойчивость относительно несимметричных возмущений, ориентированных под углом к потоку. Обнаружены принципиально новые особенности временной динамики амплитуд таких возмущений. Основная особенность связана с существованием стадии экспоненциального взрывного роста конечной продолжительности. Дана кинематическая интерпретация этой стадии, связанная с прохождением проекции трехмерного волнового вектора на плоскость поперек потока через сектор симметричной неустойчивости.

Ключевые слова: бароклинная неустойчивость, вертикальный сдвиг скорости, волновой вектор, точки поворота

Список литературы

  1. Джозеф Д. Устойчивость движений жидкости. М.: Мир, 1981. 638 с.

  2. Найфэ А. Методы возмущений. М.: Мир. 1976. 456 с.

  3. Калашник М.В., Свиркунов П.Н. О состояниях циклострофического и геострофического баланса // Докл. РАН. 1995. Т. 344. № 2. С. 233–236.

  4. Калашник М.В., Свиркунов П.Н. О симметричной устойчивости состояний циклострофического и геострофического баланса в стратифицированной среде // Докл. РАН. 1996. Т. 348. № 6. С. 811–813.

  5. Калашник М.B., Курганский М.В., Чхетиани О.Г. Бароклинная неустойчивость в геофизической гидродинамике // Успехи физических наук. 2022. Т. 192. № 10. С. 1110–1144.

  6. Калашник М. В. Неустойчивость сдвигового течения на конечном временном промежутке // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2023. Т. 59. № 2. С. 144–149.

  7. Курганский М.В. Симметричная неустойчивость вертикальных бароклинных вихрей с теплым ядром // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2023. Т. 59. № 3. С. 251–264.

  8. Шакина Н.П. Гидродинамическая неустойчивость в атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 309с.

  9. Bennets P.A., Hoskins B.J. Conditional symmetric instability – a possible explanation for frontal rainbands // Quart. J. Roy. Met. Soc. 1979. V. 105. P. 945–962.

  10. Chagelishvili G.D., Rogava A.D., Segal I., Hydrodynamic Stability of Compressible Plane Couette Flow // Physical Review E. 1994. V. 50. P. 4283–4289.

  11. Chagelishvili G.D., Tevzadze A.G., Bodo G., Moiseev S.S. Linear mechanism of wave emergence from vortices in smooth shear flows // Phys. Rev. Letters. 1997. V. 79. № 17. P. 3178–3181.

  12. Kalashnik M.V., Mamatsashvili G.R., Chagelishvili G.D., Lominadze J.G. Linear dynamics of non-symmetric perturbations in geostrophic flows with a constant horizontal shear // Quart. J. Roy. Met. Soc. 2006. V. 132. № 615. P. 505–518.

  13. Pedlosky J. Geophysical Fluid Dynamics. Berlin-New York.: Springer-Verlag, 1987. 710 p.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Физика атмосферы и океана

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал