Анализ характеристик электрической турбулентности в грозовой облачности

И. А. Краснова, Н. С. Ерохин, Л. А. Михайловская

Аннотация


В работе проведён численный анализ структурных функций электрической турбулентности в грозовой облачности на основе опубликованных в литературе данных баллонных измерений вертикального профиля электрического поля $Ez(z)$. Используя аналитические аппроксимации $Ez$, численными расчётами получены профили структурных функций для высоты $z <14$ км с разрешением 4 м. Выявлены два инерционных интервала соответственно на малых и средних масштабах высотного сдвига, получены скейлинговые экспоненты степенных зависимостей структурных функций в инерционных интервалах. Показано наличие в инерционных интервалах отклонений от чисто степенного скейлинга, что объясняется перемежаемостью электрической турбулентности. Это предположение подтверждается величинами параметров турбулентности, skewness (симметрия) и куртозис. Показано, что с приемлемой точностью в системе реализуется обобщённая масштабная инвариантность, ранее рассмотренная для турбулентности термоядерной плазмы и в магнитосфере Земли. Полученные результаты могут быть использованы для последующих оценок роли электрических подсистем в формировании самосогласованной, существенно неоднородной структуры движений газа в интенсивных спиральных атмосферных вихрях, а также для разработки современных схем параметризации при численном моделировании нелинейной динамики этих вихрей, включая тропические циклоны с учётом электрических полей заряженных подсистем. Это весьма важно и для разработки современных методик регионального прогнозирования генерации интенсивных вихревых структур, а также поиска возможностей воздействия на их развитие и пространственную динамику.

Ключевые слова


структурные функции; спиральность; электрическая турбулентность; скейлинговые экспоненты; куртозис; обобщённая масштабная инвариантность; инерционные интервалы; грозовая облачность; когерентные структуры; высотные распределения

Полный текст:

PDF

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.