Режимы поведения квазигеострофического эллипсоидального вихря на горизонтальном потоке с вертикальным сдвигом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе рассмотрена задача о режимах поведения бароклинных геострофических вихрей эллипсоидальной формы ядра в горизонтальных течениях с вертикальным сдвигом. В таких течениях ядро вихря зажато между двумя неподвижными горизонтальными плоскостями, которых вихрь касается своими верхней и нижней точками. Длины всех полуосей эллипсоида под действием фонового течения могут меняться, также меняются углы ориентации вихря в пространстве. Авторами выделено три варианта поведения вихрей. Первый – режим выживания вихрей в сдвиговом потоке, при котором вихрь неограниченно долго во времени испытывает конечные колебания длин полуосей и может довольно сложно вести себя по углам ориентации. Так ведут себя сильные вихри. Во втором режиме вихрь с самого начала вытягивается вдоль течения, оставаясь в конечных горизонтальных размерах поперек течения, и сплющивается по вертикали. Это режим уничтожения вихря течением, конечным результатом которого является формирование из вихря тонкой вертикальной структуры океана. Такой эволюции подвергаются слабые вихри. Этот режим назван режимом неограниченного вытягивания. Наконец, существует третий вариант поведения вихрей, названный режимом конечного времени жизни, в котором на конечном промежутке времени вихрь живет подобно режиму выживания (его форма ограниченно деформируется, сам вихрь вращается или колеблется в пространстве), а затем вихрь неограниченно вытягивается аналогично режиму уничтожения. Авторы выделили области существования каждого режима на плоскости безразмерных параметров задачи и определили границы, разделяющие вышеуказанные режимы поведения вихрей.

Об авторах

Д. А. Арутюнян

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Email: arutyunyan.da@phystech.su
Долгопрудный, Россия

В. В. Жмур

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Долгопрудный, Россия; Москва, Россия

Список литературы

  1. Елкин Д.Н., Зацепин А.Г., Шварцман Д.Р. Предварительные результаты лабораторных исследований эволюции нефронтальных вихрей в двухслойной вращающейся жидкости // Океанологические исследования. 2023. Т. 51. № 1. С. 5–35.
  2. Жмур В.В. Мезомасштабные вихри в океане. М.: ГЕОС, 2011. 290 с.
  3. Жмур В.В., Белоненко Т.В., Новоселова Е.В., Суетин Б.П. Условия трансформации мезомасштабного вихря в субмезомасштабную вихревую нить при вытягивании его неоднородным баротропным течением // Океанология. 2023. Т. 63. № 2. С. 200–210. doi: 10.31857/S0030157423020144
  4. Жмур В.В., Белоненко Т.В., Новоселова Е.В., Суетин Б.П. Приложение к реальному океану теории трансформации мезомасштабного вихря в субмезомасштабную вихревую нить при вытягивании его неоднородным баротропным течением // Океанология. 2023. Т. 63. № 2. С. 211–223. https://doi.org/10.31857/S0030157423020156
  5. Жмур В.В., Панкратов К.К. Динамика эллипсоидального приповерхностного вихря в неоднородном потоке // Океанология. 1989. Т. 29. № 2. С. 205–211.
  6. Жмур В.В., Щепеткин А.Ф. Эволюция эллипсоидального вихря в стратифицированном океане в приближении f-плоскости // Изв. АН СССР. ФАО. 1991. Т. 27. № 5. С. 492–503.
  7. Зацепин А.Г., Кондрашов А.А., Корж А.О. и др. Субмезомасштабные вихри на кавказском шельфе Черного моря и порождающие их механизмы // Океанология. 2011. Т. 51. № 4. С. 592–605.
  8. Ламб Г. Гидродинамика. М.; Л.: Гостехиздат,1947. 928 с.
  9. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1977. 5-е изд. 736 с.
  10. Чаплыгин С.А. Собрание сочинений. Т. 2. М: Гостехиздат, 1948. 643 с.
  11. Bane J.M., O’Keefe L.M., Watts D.R. Mesoscale eddies and submesoscale coherent vortices: their existence near and interaction with the Gulf Stream // Mesoscale/Synoptic Coherent Structures In Geophysical Turbulence. Elsevier Ocean0graphy Series, 50. Elselvier. Amsterdam – Oxford – N.Y. – Tokio, 1989. P. 501–518.
  12. Chaplygin S.A. On a pulsating cylindrical vortex // Trans. Phys. Sect. Imperial Moscow Soc. Friends of Natural Sciences. 1989. V. 10. № 1. P. 13–22.
  13. Dritsche, D.G., Reinaud J.N., McKiver W.J. The quasi-geostrophic ellipsoidal vortex model // Journal of Fluid Mechanics. 2004. V. 505. P. 201–223.
  14. Kida S. Motion of an elliptic vortex in uniform shear flow // J. Phys. Soc. Japan. 1981. 50(10). P. 3517–3520.
  15. Kirchhoff G. Vorlesungen über matematische Physic: Mechanik. Teubner, Leipzig. 1876. 466 p.
  16. McKiver W.J., Dritschel D.G. (2003) The motion of a fluid ellipsoid in a general linear background flow // Journal of Fluid Mechanics. 2003. V. 474. P. 147–173. https://doi.org/10.1017/S0022112002002859
  17. McKiver W.J., Dritschel D.G. The stability of a quasi-geostrophic ellipsoidal vortex in a background shear flow // Journal of Fluid Mechanics. 2006. V. 560. P. 1–17.
  18. McKiver W.J., Dritschel G.G. Balanced solutions for an ellipsoidal vortex in a rotating stratified flow // Journal of Fluid Mechanics. 2016. V. 802. P. 333–358. https://doi.org/10.1017/jfm.2016.462.
  19. Meacham S.P., Pankratov K.K., Shchepetkin A.F., Zhmur V.V. The interaction of ellipsoidal vortices with background shear flows in a stratified fluid // Dynamics of Atmospheres and Oceans. 1994. V. 21. № 2–3. P. 167–212. https://doi.org/10.1016/0377-0265(94)90008-6
  20. Polvani L.M., Flierl G.R. Generalized Kirchhoff vortices // Phys. Fluids. 1986. V. 29. P. 2376–2379. https://doi.org/10.1063/1.865530
  21. Zhmur V.V., Pankratov K.K. Dynamics of desingularized quasigeostrophic vortices // Physics of Fluids A: Fluid Dynamics. 1991. V. 3. № 5. P. 1464–1464. https://doi.org/10.1063/1.857998

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».