В монографии разработаны основные принципы динамики приповерхностного слоя воздуха в натурных условиях. Гипотезы, на которых базируется система уравнений и граничные условия, описывающие приповерхностный слой, сформулированы на основе анализа экспериментальных исследований структуры пристеночного слоя в аэродинамических трубах. Значения входящих в полуэмпирическую теорию констант также получены главным образом по данным лабораторных измерений.

Решение системы динамических уравнений приповерхностного слоя даёт возможность получить характеристики взаимодействия воздушного потока с поверхностью, способной передвигаться под воздействием ветра. В монографии произведён расчёт горизонтального переноса массы песка при песчаных бурях и льда при низовых низкотемпературных метелях, оценена энергия воздушного потока, затрачиваемая на поддержание волновых колебаний на поверхности океана, и установлена связь между динамическими и теплообменными свойствами приводного слоя воздуха при разных состояниях поверхности.

Книга рассчитана на специалистов-метеорологов, а также на гидродинамиков, интересующихся проблемами геофизики.

В последние годы среди исследований турбулентного режима приземного слоя воздуха всё большее место стали занимать работы по изучению процессов взаимодействия атмосферы с подстилающей поверхностью в слое шероховатости. Классические результаты А. Н. Колмогорова, А. М. Обухова и А. С. Монина были получены для областей, достаточно удалённых от неровностей подстилающей поверхности, поэтому использовать эти результаты при описании турбулентного режима в больших городах, растительных сообществах и т. п. не представлялось возможным.

Для целого ряда расчётов по энергетическому взаимодействию атмосферы с подстилающей поверхностью, характеризующейся небольшой шероховатостью, также оказалось необходимым привлечь к рассмотрению особенности динамического режима и теплообмена в слое микронеоднородностей подобных поверхностей. Одной из типичных особенностей таких процессов является сравнимая роль молекулярного и турбулентного обмена.

Количественные оценки переносов песка, снега и т. п. требуют тщательного анализа механизма отрыва частиц от почвы, исследования основных физических факторов, определяющих траектории сальтирующих частиц.

Всё это обусловило возрождение интереса к процессам в самом нижнем, так называемом приповерхностном слое воздуха, примыкающем к неровностям подстилающей поверхности. Но, в отличие от основополагающих работ Никурадзе и его последователей, изучение ведётся теперь не только в лабораториях, но и в условиях реальной атмосферы.

В монографии Элеоноры Константиновны Бютнер исследуются специфические особенности обмена кинетической и тепловой энергией в приповерхностном слое при наличии движущихся препятствий — морских волн и сальтирующих песчинок. Первая из этих задач решалась применительно к разработке метода расчёта турбулентных потоков тепла и количества движения у поверхности океана по данным стандартных судовых наблюдений. Энергетическому взаимодействию океана и атмосферы как климатообразующему фактору придаётся в настоящее время первостепенное значение, поэтому надёжная параметризация такого взаимодействия приобретает особо важное значение при обработке данных наблюдений, полученных в морских комплексных экспедициях в различных физико-географических зонах Мирового океана.

Практическая направленность работы привела к созданию теоретически более простой модели взаимодействия воздушного потока с морскими волнами по сравнению с известными схемами Майлза и Филлипса. Физической интерпретации результатов, полученных этими авторами, в монографии также уделяется много внимания.

Теоретическое описание механизмов переноса песка приобретает большое значение в связи с освоением новых районов, с развитием в них хозяйственной деятельности, мелиорацией южных областей нашей страны и т. д. В отличие от Г. И. Баренблатта и Г. С. Голицына, исследовавших пыльные бури с мелкой взвесью, Э. К. Бютнер рассматривает механизм сальтации крупных частиц, что больше соответствует условиям земных пустынь. Вероятно, излагаемый подход может быть использован не только при расчётах переноса песка и снега, но и при оценке выноса соли со дна высохших достаточно больших водоёмов.

Предисловие редактора
А. С. Дубов

Книги на ту же тему

1. Структура атмосферных осадков, Литвинов И. В., 1974
2. Испарение в атмосферу: Теория, история, приложения, Братсерт У. Х., 1985
3. Проблемы физики атмосферы. Сборник 5, Кондратьев К. Я., ред., 1967
4. Аэрозоль и климат, Кондратьев К. Я., ред., 1991
5. Физика атмосферы, Хргиан А. Х., 1953
6. Химия нижней атмосферы, Расул С. И., ред., 1976
7. Моделирование вертикальной термической структуры деятельного слоя океана, Калацкий В. И., 1978
8. Динамика верхнего слоя океана. — 2-е изд., испр. и доп., Филлипс О. М., 1980
9. Оптика моря. — 2-е испр. и доп. изд. «Оптической океанографии», Ерлов Н. Г., 1980
10. Прогноз температуры воды в океане, Глаголева М. Г., Скриптунова Л. И., 1979
11. Численные методы краткосрочного прогноза погоды, Гандин Л. С., Дубов А. С., 1968
12. Микроволновая диагностика поверхностного слоя океана, Райзер В. Ю., Черный И. В., 1994
13. Аналитические методы моделирования планетарного пограничного слоя, Браун Р. А., 1978
14. Климат и циркуляция океана, Манабе С., Брайен К., 1972
15. 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
16. 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
17. Численные методы прогноза погоды, Белов П. Н., Борисенков Е. П., Панин Б. Д., 1989
18. Динамика внутренних гравитационных волн в океане, Миропольский Ю. З., 1981
19. Введение в теорию волновых движений в океане: Учебное пособие, Фукс В. Р., 1982
20. Лабораторные модели физических процессов в атмосфере и океане, Алексеев В. В., Киселева С. В., Лаппо С. С., 2005
21. Динамика реальных жидкостей, Ричардсон Э., 1965
22. Эффекты волн в пограничных слоях атмосферы и океана, Дворянинов Г. С., 1982
23. Моделирование тепло- и влагообмена поверхности суши с атмосферой, Гусев Е. М., Насонова О. Н., 2010
24. Мелкомасштабная турбулентность в океане, Поздынин В. Д., 2002
25. Избранные труды. Нелинейные волны в океане, Воляк К. И., 2002
26. Основы океанологии: Учебное пособие, Иванов В. А., Показеев К. В., Шрейдер А. А., 2008
27. Проливы Мирового океана. Общий подход к моделированию, Андросов А. А., Вольцингер Н. Е., 2005
28. Пространственно-временная изменчивость структуры и динамики вод Охотского моря, Власова Г. А., Васильев А. С., Шевченко Г. В., 2008
29. Климат города, Ландсберг Г. Е., 1983
30. Метод характеристик в задачах атмосферной оптики, Сушкевич Т. А., Стрелков С. А., Иолтуховский А. А., 1990
31. Природный комплекс большого города: Ландшафтно-экологический анализ, Коломыц Э. Г., Розенберг Г. С., Глебова О. В., Сурова Н. А., Сидоренко М. В., Юнина В. П., 2000
32. Экологический мониторинг атмосферного воздуха небольшого города. Модели и алгоритмы, Крушель Е. Г., Степанченко И. В., Панфилов А. Э., 2012