ВАК 1.6 УДК 551.46.01 ГРНТИ 37.01 ОКСО 05.00.00 ББК 26 ТБК 63 BISAC SCI УДК 551.465.11 УДК 551.465 УДК 55 УДК 550.34 УДК 550.383 ГРНТИ 37.15 ГРНТИ 37.25 ГРНТИ 37.31 ГРНТИ 38.01 ГРНТИ 36.00 ГРНТИ 37.00 ГРНТИ 38.00 ГРНТИ 39.00 ГРНТИ 52.00

ЭВОЛЮЦИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЛИПСОИДАЛЬНОГО ВИХРЯ В БАРОКЛИННОМ ФОНОВОМ ПОТОКЕ Эволюция гидродинамических параметров эллипсоидального вихря в бароклинном фоновом потоке

Опубликовано в Russian Journal of Earth Sciences · Том 25, Номер 5 · Номер статьи: ES5002 · Рубрика: ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
DOI: https://doi.org/10.2205/2025es001047 · EDN: FQGPCO
Получено: 13.05.2025 Одобрено: 15.07.2025 Опубликовано: 26.08.2025
В работе рассматривается задача о поведении круглого в плане эллипсоидального вихря океана во внешнем бароклинном потоке с вертикальным сдвигом. Установлено, что время жизни вихря при фиксированных начальных условиях для его параметров сильно зависит от параметра внешнего сдвига. В зависимости от времени жизни вихря, изображающая точка пространства внешних параметров может находиться в одной из трех зон: (1) зона выживания, когда время жизни вихря стремится к бесконечности, (2) зона конечного времени жизни вихря и (3) зона вытягивания, где время жизни вихря стремится к нулю. При некотором значении сдвига скорости бесконечное время жизни вихря становится конечным. Такое значение сдвига, соответствующее границе между зонами (1) и (2), характеризуется как критическое. Критический сдвиг, в свою очередь, зависит от начальных геометрических параметров ядра вихря. В работе также исследуется эволюция энергетики вихря. Показано, что при вытягивании вихря бароклинным потоком убывает полная механическая энергия как ядра, так и всего вихря, а также что квазигеострофический баланс остаётся справедливым для всех трех режимов поведения.
эллипсоидальный вихрь, время жизни вихря, критический сдвиг, энергия вихря, число Россби
Финансирование
Работа выполнена при финансовой поддержке государственного задания Института океанологии РАН им. П. П. Ширшова FMWE-2024-0016 (теоретическая часть работы и анализ результатов) и гранта РНФ №25-17-00021 (численное моделирование).
Текст Список литературы
Текст (PDF)
Читать Скачать

1. Арутюнян Д. А. и Жмур В. В. Режимы поведения квазигеострофического эллипсоидального вихря на горизонтальном потоке с вертикальным сдвигом // Океанология. — 2025. — Т. 65, № 4. — С. 14—34. — https://doi.org/10.31857/S0030157425040024. — EDN: https://elibrary.ru/XMHRAH. EDN: https://elibrary.ru/YSPPSG

2. Жмур В. В. Мезомасштабные вихри в океане. — Москва : ГЕОС, 2011. — С. 290.

3. Жмур В. В. и Арутюнян Д. А. Перераспределение энергии при горизонтальном вытягивании океанских вихрей баротропными течениями // Океанология. — 2023. — Т. 63, № 1. — С. 3—19. — https://doi.org/10.31857/S0030157423010185. — EDN: https://elibrary.ru/AFRQHI.

4. Жмур В. В., Белоненко Т. В., Новоселова Е. В. и др. О вытягивании мезомасштабных вихрей в филаменты и распределении их на поверхности океана // Известия вузов. Радиофизика. — 2023a. — Т. 66, № 2/3. — С. 104—121. — https://doi.org/10.52452/00213462_2023_66_02_104. EDN: https://elibrary.ru/DCIBNC

5. Жмур В. В., Белоненко Т. В., Новоселова Е. В. и др. Приложение к реальному океану теории трансформации мезомасштабного вихря в субмезомасштабную вихревую нить при вытягивании его неоднородным баротропным течением // Океанология. — 2023b. — Т. 63, № 2. — С. 211—223. — https://doi.org/10.31857/S0030157423020156. — EDN: https://elibrary.ru/MAWHPW.

6. Жмур В. В. и Панкратов К. К. Динамика эллипсоидального приповерхностного вихря в неоднородном потоке // Океанология. — 1989. — Т. 29, № 2. — С. 205—211.

7. Жмур В. В., Травкин В. С., Белоненко Т. В. и др. Трансформация кинетической и потенциальной энергии при вытягивании мезомасштабного вихря // Морской гидрофизический журнал. — 2022. — Т. 38, 5 (227). — С. 466—480. — https://doi.org/10.22449/0233-7584-2022-5-466-480. EDN: https://elibrary.ru/MJMZVU

8. Жмур В. В. и Щепеткин А. Ф. Эволюция эллипсоидального вихря в стратифицированном океане в приближении f-плоскости // Известия АН СССР. ФАО. — 1991. — Т. 27, № 5. — С. 492—503. — URL: https://istina.ipmnet.ru/publications/article/394868173/.

9. Монин А. С. и Озмидов Р. В. Океанская турбулентность. — Ленинград : Гидрометеоиздат, 1981. — С. 376. — URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_001036846/.

10. Тихонов А. Н. и Самарский А. А. Уравнения математической физики. — 5-е. — Москва : Наука, 1977. — С. 736. — URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=468275.

11. Чаплыгин С. А. О пульсирующем цилиндрическом вихре // Труды отделения физических наук Общества любителей естествознания / под ред. Н. Е. Жуковского и П. В. Преображенского. — Москва, 1899. — Т. 10, № 1. — С. 13—22. — URL: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_009791811/.

12. Dritschel D. G., Reinaud J. N. and McKiver W. J. The quasi-geostrophic ellipsoidal vortex model // Journal of Fluid Mechanics. — 2004. — Vol. 505. — P. 201–223. — https://doi.org/10.1017/S0022112004008377. EDN: https://elibrary.ru/XRPTJK

13. Kida S. Motion of an elliptic vortex in uniform shear flow // Journal of the Physical Society of Japan. — 1981. — Vol. 50, no. 10. — P. 3517–3520. — https://doi.org/10.1143/JPSJ.50.3517.

14. Kirchhoff G. Vorlesungen über mathematische Physik: Mechanik. — Leipzig : Taubner, 1876. — URL: https://archive.org/details/vorlesungenberm02kircgoog/page/n18/mode/2up.

15. McKiver W. J. and Dritschel D. G. The motion of a fluid ellipsoid in a general linear background flow // Journal of Fluid Mechanics. — 2003. — Vol. 474. — P. 147–173. — https://doi.org/10.1017/S0022112002002859. EDN: https://elibrary.ru/SZPBJB

16. McKiver W. J. and Dritschel D. G. The stability of a quasi-geostrophic ellipsoidal vortex in a background shear flow // Journal of Fluid Mechanics. — 2006. — Vol. 560. — P. 1–17. — https://doi.org/10.1017/S0022112006000462. EDN: https://elibrary.ru/XSVDKX

17. McKiver W. J. and Dritschel D. G. Balanced solutions for an ellipsoidal vortex in a rotating stratified flow // Journal of Fluid Mechanics. — 2016. — Vol. 802. — P. 333–358. — https://doi.org/10.1017/jfm.2016.462. EDN: https://elibrary.ru/WSNSXF

18. Meacham S. P., Pankratov K. K., Shchepetkin A. F., et al. The interaction of ellipsoidal vortices with background shear flows in a stratified fluid // Dynamics of Atmospheres and Oceans. — 1994. — Vol. 21, no. 2/3. — P. 167–212. — https://doi.org/10.1016/0377-0265(94)90008-6. EDN: https://elibrary.ru/PSCJZF

19. Polvani L. M. and Flierl G. R. Generalized Kirchhoff vortices // Physics of Fluids. — 1986. — Vol. 29. — P. 2376–2379. — https://doi.org/10.1063/1.865530.

Войти или Создать
* Забыли пароль?