Explosive Growth of Asymmetric Disturbances in a Flow with Vertical Shear

М. V. Kalashnik; Калашник М. В.

doi:10.31857/S0002351523060068

Взрывной рост несимметричных возмущений в потоке с вертикальным сдвигом

Авторы: Калашник М.В.¹^,2^,3
Учреждения:
1. Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН
2. Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
3. ФГБУ “НПО “Тайфун”
Выпуск: Том 59, № 6 (2023)
Страницы: 786-792
Раздел: Статьи
URL: https://ogarev-online.ru/0002-3515/article/view/162279
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002351523060068
EDN: https://elibrary.ru/VQBXLY
ID: 162279

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Классическая задача геофизической гидродинамики – задача о неустойчивости зонального геострофического течения с вертикальным сдвигом скорости. В настоящее время наиболее полно изучена неустойчивость относительно симметричных возмущений, не зависящих от координаты вдоль потока. Для возникновения симметричной неустойчивости двумерный волновой вектор возмущения должен лежать внутри определенного сектора в вертикальной плоскости волновых чисел. В настоящей работе исследована неустойчивость относительно несимметричных возмущений, ориентированных под углом к потоку. Обнаружены принципиально новые особенности временной динамики амплитуд таких возмущений. Основная особенность связана с существованием стадии экспоненциального взрывного роста конечной продолжительности. Дана кинематическая интерпретация этой стадии, связанная с прохождением проекции трехмерного волнового вектора на плоскость поперек потока через сектор симметричной неустойчивости.

Ключевые слова

бароклинная неустойчивость, вертикальный сдвиг скорости, волновой вектор, точки поворота

Об авторах

М. В. Калашник

Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН; Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН; ФГБУ “НПО “Тайфун”

Автор, ответственный за переписку.
Email: kalashnik-obn@mail.ru
Россия, 109017, Москва, Пыжевский пер., 3; Россия, 123242, Москва, ул. Большая Грузинская, 10; Россия, 249038, Калужской обл., Обнинск, ул. Победы, 4

Список литературы

Джозеф Д. Устойчивость движений жидкости. М.: Мир, 1981. 638 с.
Найфэ А. Методы возмущений. М.: Мир. 1976. 456 с.
Калашник М.В., Свиркунов П.Н. О состояниях циклострофического и геострофического баланса // Докл. РАН. 1995. Т. 344. № 2. С. 233–236.
Калашник М.В., Свиркунов П.Н. О симметричной устойчивости состояний циклострофического и геострофического баланса в стратифицированной среде // Докл. РАН. 1996. Т. 348. № 6. С. 811–813.
Калашник М.B., Курганский М.В., Чхетиани О.Г. Бароклинная неустойчивость в геофизической гидродинамике // Успехи физических наук. 2022. Т. 192. № 10. С. 1110–1144.
Калашник М. В. Неустойчивость сдвигового течения на конечном временном промежутке // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2023. Т. 59. № 2. С. 144–149.
Курганский М.В. Симметричная неустойчивость вертикальных бароклинных вихрей с теплым ядром // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2023. Т. 59. № 3. С. 251–264.
Шакина Н.П. Гидродинамическая неустойчивость в атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 309с.
Bennets P.A., Hoskins B.J. Conditional symmetric instability – a possible explanation for frontal rainbands // Quart. J. Roy. Met. Soc. 1979. V. 105. P. 945–962.
Chagelishvili G.D., Rogava A.D., Segal I., Hydrodynamic Stability of Compressible Plane Couette Flow // Physical Review E. 1994. V. 50. P. 4283–4289.
Chagelishvili G.D., Tevzadze A.G., Bodo G., Moiseev S.S. Linear mechanism of wave emergence from vortices in smooth shear flows // Phys. Rev. Letters. 1997. V. 79. № 17. P. 3178–3181.
Kalashnik M.V., Mamatsashvili G.R., Chagelishvili G.D., Lominadze J.G. Linear dynamics of non-symmetric perturbations in geostrophic flows with a constant horizontal shear // Quart. J. Roy. Met. Soc. 2006. V. 132. № 615. P. 505–518.
Pedlosky J. Geophysical Fluid Dynamics. Berlin-New York.: Springer-Verlag, 1987. 710 p.