ИСТИНА

Одной из задач исследования влияния суточного хода на атмосферный пограничный слой (АПС) является выявление основных механизмов, обуславливающих нестационарную динамику турбулентности. Это необходимо для улучшения воспроизведения АПС в существующих моделях прогноза погоды и климата посредством уточнения турбулентных замыканий. В рамках данного исследования рассматривается вечерний переход, характеризующийся сменой дневного конвективного пограничного слоя (ПС) на ночной устойчивый ПС, в ходе которого имеет место затухание кинетической энергии турбулентности (КЭТ). Ранее [1] было показано, что результатом уточнения параметризаций с учетом турбулентной динамики, наблюдаемой в данных вихреразрешающего моделирования (Large-Eddy Simulation, LES) является более точное воспроизведение подобной динамики в одномерной модели RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes), использующей замыкание k-epsilon, однако формализация подобных уточнений требует дальнейших исследований. В данной работе проводится изучение вклада крупных и мелких вихрей в общую динамику КЭТ в процессе вечернего перехода, а также сравнение динамики КЭТ при моделировании с использованием LES и RANS. Было показано, что наибольший вклад в общую энергию вносят крупные вихри, в то же время динамика КЭТ в экспериментах RANS подобна наблюдаемой в малых вихревых структурах. Также были проведены эксперименты, где КЭТ в крупных либо мелких модах подавлялась в начале вечернего перехода, результаты которых показали, что отфильтрованная энергия восстанавливается приблизительно за 1 характерный конвективный масштаб времени. Полученные результаты демонстрируют неоднородность динамики КЭТ в крупных и мелких вихревых структурах, которая может иметь значительное влияние на общую динамику КЭТ и должна быть учтена при уточнении турбулентных замыканий АПС. 1. Ткаченко Е.В., Дебольский А.В., Мортиков Е.В., Глазунов А.В. Вихреразрешающее моделирование и исследование параметризаций затухающей турбулентности в вечернем переходе атмосферного пограничного слоя // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2022. Т. 58. №3. С. 263-281.