XXI.D.71
Как рождается ураган: двухмасштабное вихревое динамо
Левина Г.В. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Каким бы удивительным это не показалось всем, кто не следит за исследованиями тропических циклонов (ТЦ) на постоянной основе, однако на сегодняшний день в тропической метеорологии не существует единого мнения о зарождении ТЦ. Такой неутешительный итог подвел всемирно известный американский исследователь ураганов К. Эмануэль в своей обзорной работе, написанной к 100-летию Американского метеорологического общества [1].
На этом фоне с большим трудом пробивается фундаментальное представление о тропическом циклогенезе как крупномасштабной вихревой неустойчивости, реализующейся в условиях обратного переноса энергии в спиральной атмосферной турбулентности. Данная интерпретация была предложена учеными ИКИ РАН на основе теории турбулентного вихревого динамо 40 лет назад [2]. В теории динамо обосновано существование порога возбуждения неустойчивости и количественного критерия для её диагностики, которым является кинетическая энергия формирующейся вихревой системы. Однако на тот момент гипотезой был не только механизм вихревого динамо, но и само существование спиральной турбулентности в атмосфере.
В 2009‒2015 гг. в серии российско-американских работ с участием автора было впервые доказано существование спиральной атмосферной турбулентности, генерируемой вихревой облачной конвекцией в тропиках. Это позволило применить теорию вихревого динамо и разработать численную диагностику зарождения ТЦ.
Развитие этих исследований в 2020-2023 гг. [3] подводит к сценарию зарождения ураганных вихрей, в основе которого лежит двухмасштабное динамо. Такой процесс предполагает не последовательную передачу энергии по всему спектру масштабов от малых к большим, а её переброс, как происходит в тропической атмосфере Земли – от масштаба вращающихся облачных башен, 10-30 км, на мезомасштабы порядка сотен километров циркуляционной системы формирующегося ТЦ.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках программы «Мониторинг», № государственной регистрации 122042500031-8. Пост-обработка американских данных облачно-разрешающего численного моделирования осуществлялась автором при частичной поддержке Национального научного фонда США по гранту ATM-0733380.
Ключевые слова: тропический циклогенез, двухмасштабное турбулентное вихревое динамоЛитература:
- Emanuel K. 100 years of progress in tropical cyclone research // Meteorological Monographs. 2018. V. 59. Chapter 15. P. 15.29–15.30. doi:10.1175/AMSMONOGRAPHS-D-18-0016.1
- Моисеев С.С., Сагдеев Р.З., Тур А.В., Хоменко Г.А., Шукуров А.М. Физический механизм усиления вихревых возмущений в атмосфере // Доклады АН СССР. 1983. Т. 273. № 3. С. 549–553.
- Левина Г.В. Применение теории турбулентного вихревого динамо для ранней диагностики зарождения тропических циклонов // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2022. Т. 15. № 2. С. 47–59. https://doi.org/10.48612/fpg/vaxg-xdmv-11pn
Презентация доклада
Ссылка для цитирования: Левина Г.В. Как рождается ураган: двухмасштабное вихревое динамо // Материалы 21-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2023. C. 157. DOI 10.21046/21DZZconf-2023aДистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов
157