Численное моделирование эволюции струйного зонального ветрового течения с использованием комбинированной диссипации

от

А.Б. Федотов

Институт природно-технических систем, РФ, г. Севастополь, ул. Ленина, 28

E—mail: fedotov57@mail.ru

УДК 551.465.553                                                      

DOI: 10.33075/2220-5861-2023-4-19-24 

EDN: https://elibrary.ru/vqpdnt

Реферат: 

В рамках численной модели двухслойного океана с глубиной слоев, соответствующей средним океаническим условиям, проведено исследование ветровой эволюции крупномасштабной циркуляции с одновременным использованием двух механизмов диссипации завихренности на подсеточных пространственных масштабах: спектральной фильтрации высших гармоник и обычной вязкости с очень маленьким коэффициентом под действием стационарного неоднородного внешнего потока завихренности, моделирующего воздействие ветра на океан. При такой параметризации диссипативный оператор воздействует только на мелкомасштабную часть спектра энергии и энстрофии, остальной спектральный динамический диапазон такому воздействию не подвергается в отличие от использования бигармонической вязкости. Эксперименты были проведены для двух значений интенсивности ветра, отдельно проанализированы временные и энергетические параметры изменения интенсивности циркуляции, отдельный акцент сделан на процессе формирования интенсивных вихревых рингов. Выделены основные временные масштабы колебаний энергии верхнего слоя. По сравнению с экспериментами с бигармонической вязкостью данная работа продемонстрировала возможность образования вихрей с модулем завихренности, превышающим модуль завихренности основного течения, что подтверждает сугубо нелинейный механизм усиления таких вихрей ввиду невозможности усиления их за счет адвекции, кроме того переход планетарной завихренности в относительную, такого эффекта не даст. Во-первых, из-за отсутствия меридионального переноса в направлении широты покоя, а, во-вторых, просто из-за незначительного меридионального градиента планетарной завихренности.

Ключевые слова: синоптическая изменчивость, струйные течения, ветровые течения, вихри.

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Федотов А.Б. Долгопериодная изменчивость системы крупномасштабной циркуляции океана и мезомасштабных вихрей как явление самоорганизации // Океанологические исследования. 2019. Т. 47, № 3. С. 206–219.
  2. Полонский А.Б., Федотов А.Б. Изменение характеристик внутренних колебаний океанической циркуляции в условиях глобального потепления // Доклады Российской Академии Наук. Науки о Земле, 2022. Т. 504, № 1. С. 91–96.
  3. Arakawa A. Computational design of long-term numerical integration of the equations of fluid motion, two-dimensional incompressible flow // Journal of Comput. Physics. 1966. Vol. 1, No. 1. P. 119–143.
  4. Roache Patrick J. Computational fluid dynamics. Hermosa Publishers Albuquerque, N.M. 1972.

Loading