Для краткосрочного прогнозирования погодных ситуаций в г. Томске с сильным порывистым ветром предлагается использовать результаты расчетов по модели численного прогноза локальной погоды TSUNM3 в сочетании с полуэмпирическими формулами оценки масштабов скорости порывов ветра. Сравнение результатов расчетов и наблюдений метеопараметров, полученных для рассматриваемых в работе условий на метеостанциях ЦКП «Атмосфера» Института оптики атмосферы СО РАН, с помощью аэродромных метеорологических измерительных систем аэропорта г. Томска и метеостанции Томского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, показало перспективность применения модели для численного прогнозирования этого опасного погодного явления. Результаты работы предназначены для разработки информационно-прогностической системы заблаговременного предупреждения об опасных порывах ветра.
Вопросы турбулентно-волнового взаимодействия в пограничном слое атмосферы (ПСА) пока не достаточно полно изучены. В частности, вопрос о влиянии возникающей в термически устойчивом ПСА внутренней гравитационной волны (ВГВ) на спектр турбулентных флуктуаций скорости ветра оставался открытым. В настоящей работе с использованием данных, полученных импульсным когерентным доплеровским лидаром, исследуется влияние ВГВ на форму кривой для спектральной плотности вертикальной компоненты вектора скорости ветра. Установлено, что ВГВ вызывает существенное изменение формы кривой спектра скорости ветра на частотах ниже границы инерционного интервала турбулентности. При этом в промежутке между частотой ВГВ и нижней границей инерционного интервала зависимость спектра от частоты близка к степенной. Путем анализа 700 лидарных оценок спектров вертикальной скорости ветра установлено, что для такого частотного промежутка показатель степени в среднем равен -3. Результаты работы могут быть использованы для улучшения алгоритмов численного моделирования в термически устойчивом ПСА.
Основой для оценок характеристик турбулентности с использованием первичных выходных данных акустических метеостанций в настоящее время является классическая модель однородной и изотропной турбулентности Колмогорова-Обухова со степенной структурной функцией с показателем 2/3. Температурные флуктуации в атмосфере не всегда соответствуют этой модели. Для описания неколмогоровской турбулентности представлен подход, основанный на использовании обобщенной степенной модели с показателем степени, структурной характеристикой и внешним масштабом, оцениваемыми непосредственно по измеренным временным рядам мгновенных значений регистрируемых метеопараметров. Предложены критерии применимости рассмотренной модели для оценки характеристик реальной атмосферной турбулентности. Полученные результаты будут полезны для исследований атмосферы на основе первичных выходных данных акустических измерений, содержащих массивы мгновенных значений температуры и трех ортогональных компонент скорости ветра.
Представлен краткий обзор задач, для решения которых требуется информация об энергетических характеристиках атмосферных осадков, выпадающих в виде дождя, а также методов ее получения. Предложена методика определения кинетической энергии, переносимой гидрометеорами, на основе микроструктурных характеристик осадков, получаемых с помощью оптического осадкомера ОПТИОС. Методика апробирована на примере сильного ливня, прошедшего в Томске 22.07.2023 г. Проанализировано влияние различных микроструктурных параметров на кинетическую энергию, приносимую каплями дождя на подстилающую поверхность. Проведено сравнение с величинами, получаемыми по упрощенным методикам. Возможности оптического осадкомера позволяют успешно применять его при решении задач, требующих точной оценки энергетических параметров дождей.
Рассматривается конвективная неустойчивость воздуха, находящегося в порах между кристаллами льда в снеге. В приближении Буссинеска выведена система уравнений, описывающих процесс возникновения термической конвекции в толще снега. Показано, что для снега, так же как и для жидкости, имеется критериальное число, аналогичное числу Рэлея, которое определяет возникновение кризиса устойчивости воздуха в снеге. Оценивается вклад естественной конвекции воздуха в процессе тепло- и массопереноса в снеге, анализируются возможные причины большого разброса экспериментальных значений коэффициентов теплопроводности и диффузии снега.
Приведены результаты экспериментальных исследований продольных нелинейных колебаний газа в закрытой трубе. Изучены волны давления при широких диапазонах частот и амплитуд возбуждения. Обнаружены сильные нелинейные колебания газа вблизи частоты, втрое меньшей первой собственной частоты газового столба.
В рамках нелинейной теории рассмотрена задача об обтекании системы двух вихрей противоположной интенсивности потоком жидкости со свободной поверхностью. Найдена область параметров задачи, при которых не существует стационарного решения. Приведены результаты численного эксперимента по исследованию влияния интенсивностей вихрей и числа Фруда на форму свободной поверхности и гидродинамические реакции особенностей.
Проведено экспериментальное исследование влияния характера течения в форкамере сопла на высокочастотную границу спектра флуктуаций на границе сверхзвуковой сильно недорасширенной струи N2, истекающей из круглого звукового сопла в затопленное пространство. Варьирование числа Рейнольдса течения в форкамере сопла при заданном критическом сечении производилось изменением диаметра дозвуковой области. Высокочастотная граница спектра турбулентных флуктуаций оценена по двухточечным временным корреляционным функциям, для измерения которых применена методика, основанная на молекулярном рассеянии света. В качестве источников света использовано излучение двух импульсных лазеров с регулируемой задержкой между импульсами. Из результатов экспериментов следует, что высокочастотная граница спектра турбулентных флуктуаций и сам спектр существенно изменяются в зависимости от числа Рейнольдса течения в форкамере.
