КнигоПровод.Ru01.12.2022

/Наука и Техника/Физика

Лабораторные модели физических процессов в атмосфере и океане — Алексеев В. В., Киселева С. В., Лаппо С. С.
Лабораторные модели физических процессов в атмосфере и океане
Научное издание
Алексеев В. В., Киселева С. В., Лаппо С. С.
год издания — 2005, кол-во страниц — 312, ISBN — 5-02-033743-9, тираж — 480, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7БЦ матов., масса книги — 620 гр., издательство — Наука
цена: 699.00 рубПоложить эту книгу в корзину
Р е ц е н з е н т ы:
д-р ф.-м. наук В. В. Ефимов
д-р ф.-м. наук К. В. Показеев

Утверждено к печати Учёным советом Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН

Формат 70x100 1/16. Печать офсетная
ключевые слова — океан, атмосфер, геофиз, вихр, циклон, термохалин, пограничн, газообмен, вода-воздух, шторм, гидродинам, циркуляц, сдвигов, стоммел, баротроп, бейкер, фульц, конвективн, турбулен, струйн, хэлл, нелинейн, термосфер, тайфун, термоклин, стратифиц, автоколеб

В книге представлены результаты использования метода физического моделирования для изучения динамических процессов и явлений в океане и атмосфере. Рассмотрена экспериментальная техника и приведён анализ данных, полученных при моделировании развития неустойчивостей геофизических сдвиговых систем и образования вихрей. Показаны результаты лабораторного и математического моделирования тепловой волны и тропического циклона в атмосфере. Рассматриваются воздействия циклона на термохалинную структуру океана и динамические характеристики водного поверхностного слоя. Анализируются волновые характеристики и возможные механизмы образования волн на поверхности воды в зависимости от поля ветра и давления в пограничном слое; проводится сравнение лабораторных и натурных данных. Представлены также результаты моделирования газообмена через поверхность раздела вода-воздух в условиях штормовой деятельности.

Для специалистов в области океанологии, физики моря, гидродинамики, студентов, аспирантов и преподавателей вузов.


The book presents the results of physical modeling application for studying of dynamical processes and phenomena in the ocean and atmosphere. Experimental methods are viewed and interpretation of data, received in experimental studying of geophysical shear system instability, is presented. Results of laboratory and mathematical models of heat wave and hurricane in the atmosphere are described. Particular attention is given to specific features of the thermohaline and dynamical structures of a water surface layer under the effect of hurricane. Wave parameters and possible mechanisms of wave formation in relation to wind and pressure distribution in the boundary layer are described and the laboratory and field data are compared. Also the results of gas exchange modeling through the air-water surface in storm conditions are presented.

For oceanologists, scientists in the field of marine physics, hydrodynamics, as well as students, post-graduate students and lecturers of universities.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ5
ВВЕДЕНИЕ9

Глава 1
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА

1.1. Динамические процессы атмосферы и океана различных пространственных
и временных масштабов14
§ 1.1.1. Некоторые подходы к моделированию общей океанической циркуляции14
§ 1.1.2. Сдвиговые системы и формирование общей циркуляции атмосферы и океана24
1.2. Некоторые вопросы математического моделирования геофизических сдвиговых
систем40
1.3. Методы лабораторного моделирования геофизических течений во вращающихся
сосудах48
§ 1.3.1. Лабораторные модели стационарных океанических циркуляции Г. Стоммела50
§ 1.3.2. Сферическая модель баротропной циркуляции атмосферы Д. Бейкера,
Дж. и А. Р. Робинсон53
§ 1.3.3. Полусферическая модель зональной циркуляции Д. Фульца63
§ 1.3.4. Конвективные двумерные («плоские») модели циркуляции атмосферы64
§ 1.3.5. «Плоские» модели баротропной неустойчивости потоков с горизонтальном
сдвигом66
§ 1.3.6. Модели с параболическим профилем дна69
§ 1.3.7. Моделирование динамики вихревых структур в стратифицированной
вращающейся жидкости73

Глава 2
ЛАБОРАТОРНЫЕ МОДЕЛИ
ГЕОФИЗИЧЕСКИХ СДВИГОВЫХ ТЕЧЕНИЙ

2.1. Моделирование динамических особенностей развития зональных потоков с
циклоническим сдвигом скорости77
§ 2.1.1. Условия проведения эксперимента77
§ 2.1.2. Описание и систематизация режимов движения гидродинамической системы
с циклоническим сдвигом скорости зональных потоков. Структурная организация
турбулентного сдвигового течения80
§ 2.1.3. Анализ экспериментально полученной диаграммы областей устойчивости
режимов различных волновых чисел93
§ 2.1.4. Сопоставление динамических условий формирования геофизических течений
и качественно подобных им лабораторных режимов движения100
2.2. Экспериментальное исследование структурной эволюции интенсивного струйного
течения109
§ 2.2.1. Структурная модификация струйного течения при изменении определяющих
внешних параметров109
§ 2.2.2. Эволюция волнового числа неустойчивого кругового струйного течения117
§ 2.2.3. Нерегулярные режимы движения121
§ 2.2.4. Качественное сравнение структурной эволюции природных и лабораторных
струйных течений126
2.3. Моделирование долгоживущего интенсивного циклонического вихря в зоне
взаимодействия крупномасштабных сдвиговых потоков128
§ 2.3.1. Анализ режимов эволюции сдвиговой системы к стадии локализованного
долгоживущего вихря128
§ 2.3.2. Анализ характеристик локального циклонического вихря на различных стадиях
его развития138
§ 2.3.3. Сопоставление структурных особенностей этапов развития природных и
лабораторных интенсивных уединённых вихрей140

Глава 3
ИССЛЕДОВАНИЕ РОЛИ КОНВЕКЦИИ
В ОБРАЗОВАНИИ СТРУЙНЫХ ТЕЧЕНИЙ,
ВЛИЯНИЕ ДВИЖУЩЕГОСЯ ТЕПЛОВОГО ИСТОЧНИКА
НА ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПОТОКОВ В ВЯЗКОЙ СРЕДЕ

3.1. Конвективный механизм возникновения струйного течения147
3.2. Эксперименты по возбуждению потоков, движущихся за температурной волной150
3.3. Исследование неконвективного механизма возникновения эффекта Хэлли160
§ 3.3.1. Математическая постановка и аналитическое решение двумерной нелинейной
задачи для случая движущегося периодического температурного воздействия160
§ 3.3.2. Математическая постановка и аналитическое решение двумерной линейной
задачи с движущимся одиночным температурным импульсом170
3.4. Эффекты, вызываемые температурной волной, и проблема атмосферной
циркуляции174
§ 3.4.1. Конвективная модель четырёхдневной циркуляции атмосферы Венеры174
§ 3.4.2. Движения в термосфере планет, индуцированные бегущей солнечно-суточной
температурной волной175

Глава 4
ЛАБОРАТОРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО СЛЕДА
ТРОПИЧЕСКОГО ЦИКЛОНА

4.1. Исследования реакции океана на прохождение тропических циклонов183
§ 4.1.1. Натурное исследование реакции океана на прохождение тайфунов183
§ 4.1.2. Математическое моделирование воздействия тайфунов на океан189
§ 4.1.3. Некоторые аспекты лабораторного моделирования вихревых систем и
стратифицированного океана192
4.2. Исследование процесса формирования термического следа воздушного вихря
в стратифицированном океане201
§ 4.2.1. Экспериментальная модель воздушного вихря и стратифицированного океана201
§ 4.2.2. Критерии подобия модели207
§ 4.2.3. Основные закономерности трансформации термоклина212
§ 4.2.4. Пространственные и временные характеристики процесса формирования
термического следа215
§ 4.2.5. Динамика верхнего квазиоднородного слоя217
§ 4.2.6. Воздействие воздушного вихря на водный слой при термохалинной
стратификации219
4.3. Динамические процессы, возбуждаемые воздушным вихрем в стратифицированном
океане221
§ 4.3.1. Возникновение внутренних автоколебаний221
§ 4.3.2. Развитие внутренних колебаний в слое жидкости с термохалинной
стратификацией223
§ 4.3.3. Взаимодействие модели стратифицированного океана с движущимся
воздушным вихрем224
§ 4.3.4. Вертикальные движения под воздушным вихрем226
§ 4.3.5. Сопоставление результатов эксперимента с натурными данными и
результатами численного моделирования230
4.4. Влияние дисперсных сред, образующихся при обрушении волн, на газообмен
между океаном и атмосферой в штормовых зонах231
§ 4.4.1. Образование воздушных пузырьков при обрушении волн. Газообмен при
больших скоростях ветра231
§ 4.4.2. Влияние пузырьков, образующихся при обрушении волн, на газообмен между
океаном и атмосферой. Газообмен в штормовых зонах234

Глава 5
ЛАБОРАТОРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕНЕРАЦИИ ВОЛН
ИНТЕНСИВНЫМ ВОЗДУШНЫМ ВИХРЕМ

5.1. Волны и колебания, возбуждаемые вихревыми барическими образованиями258
§ 5.1.1. Структура приводного слоя в атмосферных вихрях258
§ 5.1.2. Методы наблюдения за тропическими циклонами и волнением. Особенности
волн и зыби под интенсивными атмосферными вихрями263
5.2. Моделирование приводного слоя воздушного вихря266
§ 5.2.1. Оценки подобия приводного слоя вихря и процесса генерации волн266
§ 5.2.2. Характеристики приводного слоя модели воздушного вихря268
§ 5.2.3. Деформация глаза модельного воздушного вихря271
5.3. Особенности генерации волн воздушным вихрем276
§ 5.3.1. Система волн под моделью атмосферного вихря276
§ 5.3.2. Резонанс, длинные волны, наблюдаемые в модели. Течения и колебания
в верхнем слое воды287
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ293
 
ЛИТЕРАТУРА296

Книги на ту же тему

  1. Численные методы прогноза погоды, Белов П. Н., Борисенков Е. П., Панин Б. Д., 1989
  2. Тепловой режим океана и долгосрочные прогнозы погоды, Угрюмов А. И., 1981
  3. Динамика волновых процессов в пограничных слоях атмосферы и океана, Ефимов В. В., 1981
  4. Энергетика атмосферы в полярных областях, Романов В. Ф., Арискина Н. В., Васильев В. Ф., Лагун В. Е., 1987
  5. Метеорология и климатология: учебник. — 7-е изд., Хромов С. П., Петросянц М. А., 2006
  6. Проблемы предсказуемости состояния атмосферы и гидродинамический долгосрочный прогноз погоды, Мусаелян Ш. А., 1984
  7. Проблемы общей циркуляции атмосферы: Труды 3-й Всесоюзной конференции по общей циркуляции атмосферы, Погосян Х. П., ред., 1972
  8. Мелкомасштабная турбулентность в океане, Поздынин В. Д., 2002
  9. Атмосферная циркуляция и её взаимодействие с океаном в тропических и внетропических широтах Атлантики, Самойленко В. С., ред., 1981
  10. Океанские внутренние волны, Морозов Е. Г., 1985
  11. Океанология, Истошин Ю. В., 1969
  12. Воздействие тепловых потоков из океана на колебания климата высоких широт, Савченко В. Г., Нагурный А. П., 1987
  13. Микроволновая диагностика поверхностного слоя океана, Райзер В. Ю., Черный И. В., 1994
  14. Структура атмосферных осадков, Литвинов И. В., 1974
  15. Долгосрочные гидрометеорологические прогнозы в Северной Атлантике, Кондратович К. В., 1977
  16. Современные проблемы вычислительной математики и математического моделирования: в 2-х томах (комплект из 2 книг), Бахвалов Н. С., Воеводин В. В., Дымников В. П., ред., 2005
  17. Динамика и прогноз крупномасштабных аномалий температуры поверхности океана (статистический подход), Питербарг Л. И., 1989
  18. Избранные труды по физике моря, Штокман В. Б., 1970
  19. Испарение в атмосферу: Теория, история, приложения, Братсерт У. Х., 1985
  20. Эффекты волн в пограничных слоях атмосферы и океана, Дворянинов Г. С., 1982
  21. Синоптическое взаимодействие океана и атмосферы в средних широтах, Гулев С. К., Колинко А. В., Лаппо С. С., 1994
  22. Крупномасштабные динамические процессы в атмосфере, Хоскинс Б., Пирс Р., ред., 1988
  23. Проблемы физики атмосферы. Сборник 5, Кондратьев К. Я., ред., 1967
  24. Химия нижней атмосферы, Расул С. И., ред., 1976
  25. Спектральные модели общей циркуляции атмосферы и численного прогноза погоды, Машкович С. А., 1986
  26. Оптика моря. — 2-е испр. и доп. изд. «Оптической океанографии», Ерлов Н. Г., 1980
  27. Вычислительный эксперимент в проблеме цунами, Шокин Ю. И., Чубаров Л. Б., Марчук А. Г., Симонов К. В., 1989
  28. Суперкомпьютерное моделирование в физике климатической системы: Учебное пособие, Лыкосов В. Н., Глазунов А. В., Кулямин Д. В., Мортиков Е. В., Степаненко В. М., 2012
  29. Моделирование тепло- и влагообмена поверхности суши с атмосферой, Гусев Е. М., Насонова О. Н., 2010
  30. Математическое моделирование общей циркуляции атмосферы и океана, Марчук Г. И., Дымников В. П., Залесный В. Б., Лыкосов В. Н., Галин В. Я., 1984
  31. Основы океанологии: Учебное пособие, Иванов В. А., Показеев К. В., Шрейдер А. А., 2008
  32. Лидарный контроль стратосферы, Зуев В. В., 2004
  33. Моделирование динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере, Алоян А. Е., 2008
  34. Аналитические методы моделирования планетарного пограничного слоя, Браун Р. А., 1978
  35. Численные методы решения задач динамики атмосферы и океана: Сборник статей, Дмитриева-Арраго Л. Р., Руховец Л. В., Шнееров Б. Е., ред., 1968
  36. Проливы Мирового океана. Общий подход к моделированию, Андросов А. А., Вольцингер Н. Е., 2005
  37. Диффузия примесей в океане, Озмидов Р. В., 1986
  38. Метод характеристик в задачах атмосферной оптики, Сушкевич Т. А., Стрелков С. А., Иолтуховский А. А., 1990
  39. Исследование атмосферного озона, Гущин Г. П., 1963
  40. Физика атмосферы, Хргиан А. Х., 1953
  41. Аэрозоль и климат, Кондратьев К. Я., ред., 1991
  42. Численные методы краткосрочного прогноза погоды, Гандин Л. С., Дубов А. С., 1968
  43. Модели глобальной атмосферы и Мирового океана: алгоритмы и суперкомпьютерные технологии: Учебное пособие, Толстых М. А., Ибраев Р. А., Володин Е. М., Ушаков К. В., Калмыков В. В., Шляева А. В., Мизяк В. Г., Хабеев Р. Н., 2013
  44. Динамика внутренних гравитационных волн в океане, Миропольский Ю. З., 1981
  45. Моделирование и прогноз верхних слоёв океана, Краус Э. Б., ред., 1979
  46. Климат и циркуляция океана, Манабе С., Брайен К., 1972
  47. Математические модели циркуляции в океане, Марчук Г. И., Кочергин В. П., Саркисян А. С., Бубнов М. А., Залесный В. Б., Климок В. И., Кордзадзе А. А., Кузин В. И., Протасов А. В., Сухоруков В. А., Цветова Е. А., Щербаков А. В., 1980
  48. Избранные труды. Нелинейные волны в океане, Воляк К. И., 2002
  49. Введение в теорию волновых движений в океане: Учебное пособие, Фукс В. Р., 1982
  50. Динамика верхнего слоя океана. — 2-е изд., испр. и доп., Филлипс О. М., 1980
  51. Динамика приповерхностного слоя воздуха, Бютнер Э. К., 1978
  52. Теоретические основы акустики океана, Бреховских Л. М., Лысанов Ю. П., 2007
  53. Моделирование вертикальной термической структуры деятельного слоя океана, Калацкий В. И., 1978
  54. Физическая природа и структура океанических фронтов, Фёдоров К. Н., 1983
  55. Климат города, Ландсберг Г. Е., 1983
  56. Проблемы нелинейной оптики (Электромагнитные волны в нелинейных диспергирующих средах) 1961—1963, Ахманов С. А., Хохлов Р. В., 1964
  57. Нелинейная динамика поверхностных вод суши, Найденов В. И., 2004
  58. Динамика реальных жидкостей, Ричардсон Э., 1965
  59. Численный эксперимент в турбулентности: От порядка к хаосу, Белоцерковский О. М., Опарин А. М., 2001
  60. Турбулентность: новые подходы, Белоцерковский О. М., Опарин А. М., Чечеткин В. М., 2003
  61. Динамика вихрей, Сэффмэн Ф. Д., 2000
  62. Современное состояние Каспийского моря, Панин Г. Н., Мамедов P. M., Митрофанов И. В., 2005
  63. Арктика и Антарктика. Вып. 1 (35), Котляков В. М., ред., 2002
  64. Углекислый газ в атмосфере, Бах В., Крейн А., Берже А., Лонгетто А., ред., 1987
  65. Энергия и климат: Сборник статей, 1981
  66. Климаты аридной зоны Азии, Береснева И. А., 2006
  67. Биогеохимический цикл метана в океане, Леин А. Ю., Иванов М. В., 2009
  68. Динамика баланса массы ледников в связи с макроциркуляционными процессами в атмосфере, Федоров В. М., 2011
  69. Может ли человек изменить климат. Два проекта. — 3-е изд., Борисов П. М., 2005
  70. Возможности предотвращения изменения климата и его негативных последствий: проблема Киотского протокола: материалы Совета-семинара при Президенте РАН, 2006
  71. Пространственно-временная изменчивость структуры и динамики вод Охотского моря, Власова Г. А., Васильев А. С., Шевченко Г. В., 2008
  72. Основы гляциологии, Войтковский К. Ф., 1999
  73. Лекции по нелинейному функциональному анализу, Ниренберг Л., 1977
  74. Нелинейные волны в диспергирующих средах, Карпман В. И., 1973
  75. Методы анализа нелинейных математических моделей, Холодниок М., Клич А., Кубичек М., Марек М., 1991
  76. Нелинейные дифференциальные уравнения, Куфнер А., Фучик С., 1988
  77. Асимптотические методы нелинейной механики, Моисеев Н. Н., 1969
  78. Линейные и нелинейные волны, Уизем Д., 1977
  79. Корректная постановка граничных задач в акустике слоистых сред, Касаткин Б. А., Злобина Н. В., 2009
  80. Математические методы в теории пограничного слоя, Олейник О. А., Самохин В. Н., 1997
  81. Физические процессы в геосферах: их проявление и взаимодействие. (геофизика сильных возмущениЙ) Сборник научных трудов, Зецер Ю. И., ред., 1999

© 1913—2013 КнигоПровод.Ruhttp://knigoprovod.ru