Самоорганизация и нелокальная природа геофизической турбулентности и
планетарных пограничных слоев
© С.С. Зилитинкевич
Согласно классической парадигме, турбулентное течение представляется как суперпозиция полностью упорядоченного среднего движения и полностью хаотической турбулентности, природа которой определяется колмогоровским прямым каскадом кинетической энергии по направлению от больших вихрей к меньшим. Соответственно этому главными инструментами моделирования турбулентности служат концепция градиентного переноса (по аналогии с молекулярным переносом), теория инерционного интервала в спектрах турбулентных флуктуаций и, в атмосферных моделях, теория подобия Монина-Обухова. Подобный подход удовлетворительно описывает обширный класс нейтрально стратифицированных течений в природе и в инженерных установках. Однако он плохо применим к типичным для атмосферы и океана сильно устойчивым и, в особенности, конвективным течениям. Ключевая проблема состоит в том, что, помимо обычной турбулентности с ее прямым каскадом, в геофизических течениях почти всегда присутствует особый тип хаотических движений, упущенный в классической парадигме. Эти движения, для которых предлагается название "странная турбулентность", характеризуются обратным каскадом - от меньший вихрей к большим, что ведет к самоорганизации в форме долгоживущих крупномасштабных структур, сосуществующих с обычным средним движением. Предлагаемая альтернативная парадигма включает странную турбулентность и организованные структуры наряду со средним движением и обычной турбулентностью. <<назад |
|
