Формирование супергеострофического ветра в устойчиво стратифицированном атмосферном пограничном слое: результаты численного моделирования

Курбацкая Л.И.; Курбацкий А.Ф.

CC BY

92

26

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Журнал

Интерэкспо Гео-Сибирь

2011

Область наук

Математика

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Курбацкая Л. И., Курбацкий А. Ф.

Параметризация устойчиво стратифицированного пограничного слоя (УПС) представляет трудную задачу, имеющую важное воздействие на среднесрочный прогноз погоды и интегрирование климата. Моделировался умеренно стратифицированный атмосферный пограничный слой. Использован трехпараметрический метод вычисления стратифицированной турбулентности. Корректно воспроизводится не только генерация струйного течения нижнего уровня, но и турбулентная статистика, в том числе турбулентные потоки импульса и тепла в согласии с данными измерений в атмосфере. Кроме этого отображаются другие результаты наблюдений, включая поворот ветра с высотой и связанное кросс-изобарическое течение. Угол поворота ветра важен для представления крупномасштабного течения и вычисленное его значение близко к значению, полученному с помощью LES-метода. Воспроизводимый моделью супергеострофический ветер выше пограничного слоя показывает, что возмущение выше квазиустановившегося пограничного слоя непрерывно осциллирует около геострофического значения. Полученные результаты дают улучшенное понимание и мотивацию для дальнейшего развития параметризации устойчиво стратифицированного атмосферного пограничного слоя.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

GENERATION OF A SUPERGEOSTROPHIC WIND IN THE STABLY STRATIFIED ATMOSPHERIC BOUNDARY LAYER: THE NUMERICAL RESULTS

The parameterization of the stably stratified boundary layer (SBL) is a difficult problem, having a significant impact on medium-range weather forecasts and climate integrations. To pursue this goal, a moderately stratified atmospheric boundary layer is simulated by the three-parametric turbulence scheme. This model produce successful simulation, in as much as it generate correctly turbulence and reflect many of the observations results, including the turning of wind with height and the related cross-isobaric flow, the angle between the surface and the geostrophic wind, which has important implications for the representation of the larger-scale flow. The model produces a super-geostrophic wind close to the boundary-layer top, showing that the disturbance above the steady-state boundary layer continues to oscillate around the geostrophic value. The results provide improved understanding and motivate future developments of the parameterization of the SBL.

Текст научной работы на тему «Формирование супергеострофического ветра в устойчиво стратифицированном атмосферном пограничном слое: результаты численного моделирования»

УДК 551.511.32:532.517.4 Л.И. Курбацкая

ИВМиМГ СО РАН, Новосибирск

А.Ф. Курбацкий

ИТПМ СО РАН, Новосибирск

ФОРМИРОВАНИЕ СУПЕРГЕОСТРОФИЧЕСКОГО ВЕТРА В УСТОЙЧИВО СТРАТИФИЦИРОВАННОМ АТМОСФЕРНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ: РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Параметризация устойчиво стратифицированного пограничного слоя (УПС) представляет трудную задачу, имеющую важное воздействие на среднесрочный прогноз погоды и интегрирование климата. Моделировался умеренно стратифицированный атмосферный пограничный слой. Использован трехпараметрический метод вычисления стратифицированной турбулентности. Корректно воспроизводится не только генерация струйного течения нижнего уровня, но и турбулентная статистика, в том числе турбулентные потоки импульса и тепла в согласии с данными измерений в атмосфере. Кроме этого отображаются другие результаты наблюдений, включая поворот ветра с высотой и связанное кросс-изобарическое течение. Угол поворота ветра важен для представления крупномасштабного течения и вычисленное его значение близко к значению, полученному с помощью LES-метода. Воспроизводимый моделью супергеострофический ветер выше пограничного слоя показывает, что возмущение выше квазиустановившегося пограничного слоя непрерывно осциллирует около геострофического значения. Полученные результаты дают улучшенное понимание и мотивацию для дальнейшего развития параметризации устойчиво стратифицированного атмосферного пограничного слоя.

L.I. Kurbatskaya

Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB RAS (ICM&MG)

6 Akademika Lavrentjeva Prospekt, Novosibirsk, 630090, Russian Federation

A.F. Kurbatskii

Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics (IT&AM)

4/1 Institutskaya Str., Novosibirsk, 630090, Russian Federation

GENERATION OF A SUPERGEOSTROPHIC WIND IN THE STABLY STRATIFIED ATMOSPHERIC BOUNDARY LAYER: THE NUMERICAL RESULTS

The parameterization of the stably stratified boundary layer (SBL) is a difficult problem, having a significant impact on medium-range weather forecasts and climate integrations. To pursue this goal, a moderately stratified atmospheric boundary layer is simulated by the three-parametric turbulence scheme. This model produce successful simulation, in as much as it generate correctly turbulence and reflect many of the observations results, including the turning of wind with height and the related cross-isobaric flow, the angle between the surface and the geostrophic wind, which has important implications for the representation of the larger-scale flow. The model produces a super-geostrophic wind close to the boundary-layer top, showing that the disturbance above the steady-state boundary layer continues to oscillate around the geostrophic value. The results provide improved understanding and motivate future developments of the parameterization of the SBL.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Курбацкая Л. И., Курбацкий А. Ф.

Похожие темы научных работ по математике , автор научной работы — Курбацкая Л. И., Курбацкий А. Ф.

GENERATION OF A SUPERGEOSTROPHIC WIND IN THE STABLY STRATIFIED ATMOSPHERIC BOUNDARY LAYER: THE NUMERICAL RESULTS