ДВУМЕРНАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ КОНВЕКЦИИ СУХОГО ВОЗДУХА В АТМОСФЕРЕ

Введение: Свободная конвекция - очень сложный и далеко еще не изученный до конца процесс. Очень сложен он в атмосфере, гидросфере, мантии и ядре Земли. Это связано с огромными их размерами, что приводит к неоднородному распределению полей температуры, плотности и давления. Кроме того, на это накладывается вращение Земли, что делает еще более сложным задачу определения полей температуры, давления и скорости. Она является, по существу, первопричиной почти всех движений в атмосфере. Энергия большинства движений в океане на 80-90% обусловлена и индуцирована конвективными движениями атмосферы и на 10-20% свободной конвекцией, возникающей в самом океане. Материалы и методы: Для определения условий возникновения конвекции сухого воздуха в рамках двумерной модели конвекции рассмотрим уравнение движения идеальной жидкости в плоскости x - z в форме Эйлера в инерциальной системе отсчета, без учета вращения Земли [2, 4]: ди ди ди if др) - + и - + W- = - - dt дх dz рудх)' dw dw dw if dp) - + u - + w- = - - \\-g dt dx dz p\\dz J . Результаты исследования: Ячейки носят характер валов. Такой тип конвекции наиболее часто встречается в атмосфере. Обсуждение и заключение: Таким образом, нами найдено аналитическое решение двумерной модели тепловой рэлеевской конвекции сухого воздуха в атмосфере. Аналитическое решение получено для стационарного случая. Это значит, что для данного типа движения имеет место устойчивое состояние типа аттрактора.

рэлеевская конвекция, аналитическое решение, двумерная модель, вертикальный градиент температуры, уравнение движения, уравнение неразрывности, уравнение теплопроводности, функция тока

1. Алексеев В. В. , Гусев А. М. Свободная конвекция в геофизических процессах // Успехи физических наук. 1983. Т. 141. Вып. 2. С. 311-342.

2. Гетлинг А. В. Конвекция Рэлея-Бенара. Структура и динамика. М. : Эдиаториал УРСС, 1999. 247 с.

3. Журавлев В. М. Нелинейные волны в многокомпонентных системах с дисперсией и диффузией. Точно решаемые модели. Ульяновск: УлГУ 2001. 200 с.

4. Ландау Л. Д. , Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: Гидродинамика. М. : Наука, 1986. Т. 6. 736 с.

5. Матвеев Л. Т. Физика атмосферы. СПб. : Гидрометеоиздат, 2000. 779 с.

6. Emanuel, K. A. Atmospheric Convection; Oxford University Press: New York, 1994.

7. Zakinyan, R. G.; Zakinyan, A. R.; Lukinov, A. A. Two-dimensional analytical model of dry air thermal convection. Meteorol. Atmos. Phys. 2015, 127, 451-455.