Конвективная неустойчивость Рэлея в присутствии фазовых переходов влаги. Формирование крупномасштабных вихрей и облачных структур

Б.Я. Шмерлин^а, М.В. Калашник^а, б, в
^аНаучно-производственное объединение «Тайфун», пр. Ленина 82, Обнинск, Калужская обл., 249020, Российская Федерация
^бИнститут физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, Пыжевский пер., 3, Москва, 109017, Российская Федерация
^вОбнинский институт атомной энергетики, Обнинск, Российская Федерация

Конвективные движения во влажном насыщенном воздухе сопровождаются выделением скрытой теплоты конденсации. С учётом этого эффекта рассмотрена задача о конвективной неустойчивости слоя влажного насыщенного воздуха, обобщающая постановку классической задачи Рэлея. Представлено аналитическое решение задачи, демонстрирующее принципиальные отличия влажной конвекции от конвекции Рэлея. При потере устойчивости в двумерном случае развиваются либо уединённые конвективные валы, либо пространственно-периодические системы валов с узкими локализованными областями восходящих движений. В случае осевой симметрии возможен рост уединённых конвективных вихрей с циркуляцией, характерной для тропических циклонов (ураганов) на ранней стадии развития, и с масштабами от масштаба отдельного облака до масштаба урагана.

PACS: 44.25.+f, 47.20.Bp, 47.27.De, 47.55.P−, 92.60.Ox, 92.60.Qx (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0183.201305d.0497
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2013/5/d/
Цитата: Шмерлин Б Я, Калашник М В "Конвективная неустойчивость Рэлея в присутствии фазовых переходов влаги. Формирование крупномасштабных вихрей и облачных структур" УФН 183 497–510 (2013)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)

MedlineRefWorks

Русский

English

PT Journal Article
TI Конвективная неустойчивость Рэлея в присутствии фазовых переходов влаги. Формирование крупномасштабных вихрей и облачных структур
AU Шмерлин Б Я
FAU Шмерлин БЯ
AU Калашник М В
FAU Калашник МВ
DP 10 May, 2013
TA Усп. физ. наук
VI 183
IP 5
PG 497-510
RX 10.3367/UFNr.0183.201305d.0497
URL https://ufn.ru/ru/articles/2013/5/d/
SO Усп. физ. наук 2013 May 10;183(5):497-510

Поступила: 16 февраля 2012, доработана: 30 марта 2012, одобрена в печать: 3 апреля 2012

English citation: Shmerlin B Ya, Kalashnik M V “Rayleigh convective instability in the presence of phase transitions of water vapor. The formation of large-scale eddies and cloud structures” Phys. Usp. 56 473–485 (2013); DOI: 10.3367/UFNe.0183.201305d.0497