О структуре температурных пульсаций вблизи поверхности в конвективных условиях

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведены измерения температурных пульсаций в условиях летней жаркой погоды в приповерхностном слое воздуха на опустыненной территории с использованием проволочных датчиков, распределённых пространственно и по высоте с частотой регистрации 1000 Гц. Для степенных спектров для частот, расположенных ниже области инерционного интервала “–5/3”, отмечаются наклоны со значениями от “–1” до “–1.35” (масштабы: 0.2–2 м). На частотах выше инерционного интервала (масштабы: 0.01–0.1 м) наклоны варьируются от “–4.2” до “–5.8”. В отдельных эпизодах на частотах меньше 0.1–0.3 Гц наблюдаются наклоны от “–0.2” до “–0.85”. Исходя из уравнений движения в приближении Буссинеска, получены оценки для наблюдаемых наклонов спектров: “–1”, “–4/3”, “–7/3”, характерных для термически стратифицированной среды. С использованием качественного (визуального) метода при разных временах осреднениях сигнала (1, 10, 200 с) выявлено возникновение термоконвективных структур “рэмпов” временной протяженностью в 0.3–1 с, которые составляют при более крупном осреднении рэмп длиной 1–10 с.

Об авторах

Е. А. Малиновская

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: elen_am@inbox.ru
Россия, Москва

О. Г. Чхетиани

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова Российской Академии наук

Email: elen_am@inbox.ru
Россия, Москва

Г. В. Азизян

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова Российской Академии наук

Email: elen_am@inbox.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Krishnamurti R., Howard L. N. Large-scale flow generation in turbulent convection // Proceedings of the National Academy of Sciences. 1981. V. 78(4). P. 1981–1985.
  2. Малиновская Е. А., Чхетиани О. Г., Голицын Г. С., Лебедев В. А. О вертикальном распределении пылевого аэрозоля в условиях слабых и умеренных ветров // Доклады РАН. Науки о Земле. 2023. Т. 509. Вып. 2. С. 250–258.
  3. Frisch A. S., Businger J. A. A study of convective elements in the atmospheric surface layer // Boundary-Layer Meteorology. 1973. V. 3(3). P. 301–328.
  4. Koprov B. M. et al. Statistics of air temperature spatial variability in the atmospheric surface layer // Boundary-layer meteorology. 1998. V. 88(3). P. 399–423.
  5. Taylor R. J. Thermal structures in the lowest layers of the atmosphere // Australian Journal of Physics. 1958. V. 11(2). P. 168–176.
  6. Chen W. et al. Coherent eddies and temperature structure functions for three contrasting surfaces. Part I: Ramp model with finite microfront time // Boundary-Layer Meteorology. 1997. V. 84. P. 99–124.
  7. Phong-Anant D., Chambers A. J., Antonia R. A. I. Vertical and horizontal spatial coherence of temperature fluctuations in the atmospheric surface layer / Australasian Conference on Hydraulics and Fluid Mechanics. Barton, ACT, 1980. V. 7. P. 432–434.
  8. Кадер Б. А. Трехслойная структура неустойчиво стратифицированного приземного слоя атмосферы // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1988. Т. 28. № 12. С 1235–1250.
  9. Vindel J. M., Yagüe C. Intermittency of turbulence in the atmospheric boundary layer: Scaling exponents and stratification influence // Boundary-layer meteorology. 2011. V. 140. P. 73–85.
  10. McNaughton K. G., Clement R. J., Moncrieff J. B. Scaling properties of velocity and temperature spectra above the surface friction layer in a convective atmospheric boundary layer // Nonlinear Processes in Geophysics. 2007. V. 14(3). P. 257–271.
  11. Горчаков Г. И., Чхетиани О. Г., Карпов А. В., Гущин Р. А., Даценко О. И. Турбулентные потоки аэрозоля и тепла на опустыненной территории при всплесковой эмиссии пылевого аэрозоля // Доклады РАН. Науки о Земле. 2024. (в печати).
  12. Martens C. P. Spectrum of turbulence with temperature gradient (in the atmosphere) // Journal of Physics A. 1976. V. 9–10. P. 1751–1770.
  13. Гисина Ф. А. Расчет основных спектральных характеристик турбулентности в термически стратифицированной атмосфере // Труды Ленинградского гидрометеорологического института. 1968. Вып. 34. С. 49–58.
  14. Сазонтов А. Г. Соотношение подобия и спектры турбулентности в стратифицированной среде // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1979. Т. 15. № 8. С. 820–828.
  15. Chkhetiani O. G., Gledzer E. B., Artamonova M. S., Iordanskii M. A. Dust resuspension under weak wind conditions: direct observations and model // Atm. Chemistry and Physics. 2012. V. 12. P. 5147–5162.
  16. Чхетиани О. Г., Вазаева Н. В. Об алгебраических возмущениях в атмосферном пограничном слое // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55. № 5. С. 62–75.
  17. Dillon T. M., Caldwell D. R. The Batchelor spectrum and dissipation in the upper ocean // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1980. V. 85. С. 4. P. 1910–1916.
  18. Young G. S. Convection in the atmospheric boundary layer // Earth-Science Reviews. 1988. V. 25(3). P. 179–198.
  19. Kao S. K. Wavenumber-frequency spectra of temperature in the free atmosphere // Journal of Atmospheric Sciences. 1970. V. 27(7). P. 1000–1007.
  20. Гисина Ф. А. О влиянии градиентов средней скорости и температуры на спектральные характеристики турбулентности // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1966. Т. 2. № 8. С. 804–813.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024