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 руб

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

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.

ПРЕДИСЛОВИЕ	5
ВВЕДЕНИЕ	9

Глава 1
НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА

1.1. Динамические процессы атмосферы и океана различных пространственных
и временных масштабов	14
§ 1.1.1. Некоторые подходы к моделированию общей океанической циркуляции	14
§ 1.1.2. Сдвиговые системы и формирование общей циркуляции атмосферы и океана	24
1.2. Некоторые вопросы математического моделирования геофизических сдвиговых
систем	40
1.3. Методы лабораторного моделирования геофизических течений во вращающихся
сосудах	48
§ 1.3.1. Лабораторные модели стационарных океанических циркуляции Г. Стоммела	50
§ 1.3.2. Сферическая модель баротропной циркуляции атмосферы Д. Бейкера,
Дж. и А. Р. Робинсон	53
§ 1.3.3. Полусферическая модель зональной циркуляции Д. Фульца	63
§ 1.3.4. Конвективные двумерные («плоские») модели циркуляции атмосферы	64
§ 1.3.5. «Плоские» модели баротропной неустойчивости потоков с горизонтальном
сдвигом	66
§ 1.3.6. Модели с параболическим профилем дна	69
§ 1.3.7. Моделирование динамики вихревых структур в стратифицированной
вращающейся жидкости	73

Глава 2
ЛАБОРАТОРНЫЕ МОДЕЛИ
ГЕОФИЗИЧЕСКИХ СДВИГОВЫХ ТЕЧЕНИЙ

2.1. Моделирование динамических особенностей развития зональных потоков с
циклоническим сдвигом скорости	77
§ 2.1.1. Условия проведения эксперимента	77
§ 2.1.2. Описание и систематизация режимов движения гидродинамической системы
с циклоническим сдвигом скорости зональных потоков. Структурная организация
турбулентного сдвигового течения	80
§ 2.1.3. Анализ экспериментально полученной диаграммы областей устойчивости
режимов различных волновых чисел	93
§ 2.1.4. Сопоставление динамических условий формирования геофизических течений
и качественно подобных им лабораторных режимов движения	100
2.2. Экспериментальное исследование структурной эволюции интенсивного струйного
течения	109
§ 2.2.1. Структурная модификация струйного течения при изменении определяющих
внешних параметров	109
§ 2.2.2. Эволюция волнового числа неустойчивого кругового струйного течения	117
§ 2.2.3. Нерегулярные режимы движения	121
§ 2.2.4. Качественное сравнение структурной эволюции природных и лабораторных
струйных течений	126
2.3. Моделирование долгоживущего интенсивного циклонического вихря в зоне
взаимодействия крупномасштабных сдвиговых потоков	128
§ 2.3.1. Анализ режимов эволюции сдвиговой системы к стадии локализованного
долгоживущего вихря	128
§ 2.3.2. Анализ характеристик локального циклонического вихря на различных стадиях
его развития	138
§ 2.3.3. Сопоставление структурных особенностей этапов развития природных и
лабораторных интенсивных уединённых вихрей	140

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 течения	147
3.2. Эксперименты по возбуждению потоков, движущихся за температурной волной	150
3.3. Исследование неконвективного механизма возникновения эффекта Хэлли	160
§ 3.3.1. Математическая постановка и аналитическое решение двумерной нелинейной
задачи для случая движущегося периодического температурного воздействия	160
§ 3.3.2. Математическая постановка и аналитическое решение двумерной линейной
задачи с движущимся одиночным температурным импульсом	170
3.4. Эффекты, вызываемые температурной волной, и проблема атмосферной
циркуляции	174
§ 3.4.1. Конвективная модель четырёхдневной циркуляции атмосферы Венеры	174
§ 3.4.2. Движения в термосфере планет, индуцированные бегущей солнечно-суточной
температурной волной	175

Глава 4
ЛАБОРАТОРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО СЛЕДА
ТРОПИЧЕСКОГО ЦИКЛОНА

4.1. Исследования реакции океана на прохождение тропических циклонов	183
§ 4.1.1. Натурное исследование реакции океана на прохождение тайфунов	183
§ 4.1.2. Математическое моделирование воздействия тайфунов на океан	189
§ 4.1.3. Некоторые аспекты лабораторного моделирования вихревых систем и
стратифицированного океана	192
4.2. Исследование процесса формирования термического следа воздушного вихря
в стратифицированном океане	201
§ 4.2.1. Экспериментальная модель воздушного вихря и стратифицированного океана	201
§ 4.2.2. Критерии подобия модели	207
§ 4.2.3. Основные закономерности трансформации термоклина	212
§ 4.2.4. Пространственные и временные характеристики процесса формирования
термического следа	215
§ 4.2.5. Динамика верхнего квазиоднородного слоя	217
§ 4.2.6. Воздействие воздушного вихря на водный слой при термохалинной
стратификации	219
4.3. Динамические процессы, возбуждаемые воздушным вихрем в стратифицированном
океане	221
§ 4.3.1. Возникновение внутренних автоколебаний	221
§ 4.3.2. Развитие внутренних колебаний в слое жидкости с термохалинной
стратификацией	223
§ 4.3.3. Взаимодействие модели стратифицированного океана с движущимся
воздушным вихрем	224
§ 4.3.4. Вертикальные движения под воздушным вихрем	226
§ 4.3.5. Сопоставление результатов эксперимента с натурными данными и
результатами численного моделирования	230
4.4. Влияние дисперсных сред, образующихся при обрушении волн, на газообмен
между океаном и атмосферой в штормовых зонах	231
§ 4.4.1. Образование воздушных пузырьков при обрушении волн. Газообмен при
больших скоростях ветра	231
§ 4.4.2. Влияние пузырьков, образующихся при обрушении волн, на газообмен между
океаном и атмосферой. Газообмен в штормовых зонах	234

Глава 5
ЛАБОРАТОРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕНЕРАЦИИ ВОЛН
ИНТЕНСИВНЫМ ВОЗДУШНЫМ ВИХРЕМ

5.1. Волны и колебания, возбуждаемые вихревыми барическими образованиями	258
§ 5.1.1. Структура приводного слоя в атмосферных вихрях	258
§ 5.1.2. Методы наблюдения за тропическими циклонами и волнением. Особенности
волн и зыби под интенсивными атмосферными вихрями	263
5.2. Моделирование приводного слоя воздушного вихря	266
§ 5.2.1. Оценки подобия приводного слоя вихря и процесса генерации волн	266
§ 5.2.2. Характеристики приводного слоя модели воздушного вихря	268
§ 5.2.3. Деформация глаза модельного воздушного вихря	271
5.3. Особенности генерации волн воздушным вихрем	276
§ 5.3.1. Система волн под моделью атмосферного вихря	276
§ 5.3.2. Резонанс, длинные волны, наблюдаемые в модели. Течения и колебания
в верхнем слое воды	287

ЗАКЛЮЧЕНИЕ	293

ЛИТЕРАТУРА	296

Книги на ту же тему

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

elapsed time 0.021 sec

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему