Материалы 19-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса»
Москва, ИКИ РАН, 15–19 ноября 2021 г.

(http://conf.rse.geosmis.ru)

XIX.D.112

О применении теории турбулентного вихревого динамо для дистанционной диагностики зарождения квазитропических циклонов и полярных ураганов

Левина Г.В. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Теория турбулентного вихревого динамо, создание которой было начато учёными ИКИ РАН [1,2], связана с фундаментальной проблемой cамоорганизации спиральной турбулентности во вращающейся неоднородной атмосфере. На этой основе может быть дана единая интерпретация спирального циклогенеза, применимая для зарождения интенсивных спиральных мезомасштабных вихрей в разных климатических поясах планеты - тропических и квазитропических (среднеширотных) циклонов, и полярных ураганов.

Рассматривается оригинальный подход для определения точного времени начала циклогенеза [3], ранее прошедший обсуждение на профильных международных конференциях 2021 года [4-6]. Диагностика включает комбинированный анализ спутниковых изображений облачности и соответствующих данных облачно-разрешающего численного моделирования для области развивающегося вихревого возмущения. Фундаментальным базисом служит теория вихревого динамо, дающая порог возбуждения крупномасштабной неустойчивости в атмосфере и тем самым основу для точной количественной диагностики времени начала циклогенеза. Практическое применение в оперативной метеодиагностике базируется на особой роли, которую играет в реализации динамо-эффекта вихревая облачная конвекция, открытая американскими учеными [7‒9] и известная под названием Vortical Hot Towers (VHTs) ‒ вихревых горячих башен. Иллюстрация подхода дана на примере диагностики тропического циклогенеза.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ: диагностика тропического циклогенеза на основе теории турбулентного вихревого динамо позволит метеослужбам ДИСТАНЦИОННО и ТОЧНО (впервые!) определить момент зарождения урагана значительно раньше (от нескольких до десятков часов), чем это реализуется в настоящее время.

Предлагается применить данный подход для изучения черноморских квазитропических циклонов, наблюдавшихся 11-16 августа и 03-05 октября 2021 года.

Работа выполнена в рамках госзадания № 01.20.0.2.00164 (тема «Мониторинг»). Диагностика тропического циклогенеза на основе данных облачно-разрешающего численного моделирования была разработана при частичной поддержке Национального научного фонда США по гранту ATM-0733380.

Ключевые слова: спиральный циклогенез, интенсивные мезомасштабные циклоны, диагностика, вихревая облачная конвекция, спутниковые данные, облачно-разрешающее численное моделирование
Литература:
  1. Моисеев С.С., Сагдеев Р.З., Тур А.В., Хоменко Г.А., Яновский В.В. Теория возникновения крупномасштабных структур в гидродинамической турбулентности // ЖЭТФ. 1983. Т. 85. Вып. 6(12). С 1979–1987.
  2. 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.
  3. Levina G.V. Birth of a hurricane: early detection of large-scale vortex instability // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1640. 012023. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1640/1/012023
  4. Levina G. Diagnosis of pre-depression large-scale vortex instability in the tropical atmosphere // EGU General Assembly 2021, online, 19–30 Apr 2021, EGU21-6966, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu21-6966, 2021.
  5. Levina G.V. Helical tropical cyclogenesis: detection of pre-depression large-scale vortex instability // In Proceedings of the AMS 34th Conference on Hurricanes and Tropical Meteorology, Virtual Meeting. 10–14 May 2021. Abstract 371535/16C.7. https://ams.confex.com/ams/34HURR/meetingapp.cgi/Paper/371535
  6. Levina G. How does cyclogenesis commence given a favorable tropical environment? // Environ. Sci. Proc. 2021. V. 8. 20. doi: 10.3390/ecas2021-10320
  7. Hendricks E.A., Montgomery M.T., Davis C.A. The role of “vortical” hot towers in the formation of tropical cyclone Diana (1984) // J. Atmos. Sci. 2004. V. 61. P. 1209–1232. https://doi.org/10.1175/1520-0469(2004)061<1209:TROVHT>2.0.CO;2
  8. Reasor P.D., Montgomery M.T., Bosart L.F. Mesoscale observations of the genesis of Hurricane Dolly (1996) // J. Atmos. Sci. 2005. V. 62. P. 3151–3171. https://doi.org/10.1175/JAS3540.1
  9. Montgomery M.T., Nicholls M.E., Cram T.A., Saunders A.B. A vortical hot tower route to tropical cyclogenesis // J. Atmos. Sci. 2006. V. 63. P. 355–386. https://doi.org/10.1175/JAS3604.1

Презентация доклада



Ссылка для цитирования: Левина Г.В. О применении теории турбулентного вихревого динамо для дистанционной диагностики зарождения квазитропических циклонов и полярных ураганов // Материалы 19-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2021. C. 172. DOI 10.21046/19DZZconf-2021a

Дистанционные методы исследования атмосферных и климатических процессов

172