![سامانه نشر مجلات علمی دانشگاه تهران](./data/logo.png)
تعداد نشریات | 162 |
تعداد شمارهها | 6,578 |
تعداد مقالات | 71,072 |
تعداد مشاهده مقاله | 125,697,635 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 98,928,939 |
مطالعه تلاطم هوای صاف به کمک نظریه عدمتوازن خودبهخودی | ||
فیزیک زمین و فضا | ||
مقاله 9، دوره 48، شماره 2، شهریور 1401، صفحه 381-401 اصل مقاله (5.52 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jesphys.2022.329288.1007351 | ||
نویسندگان | ||
سارا محمودوند1؛ محمد میرزائی* 2؛ علیرضا محبالحجه3 | ||
1دانشآموخته کارشناسی ارشد، گروه فیزیک فضا، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
2دانشیار، گروه فیزیک فضا، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
3استاد، گروه فیزیک فضا، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
چکیده | ||
عدمتوازن و بهدنبال آن شکلگیری امواج گرانی-لختی بهعنوان یکی از عوامل شناختهشده در وقوع تلاطم هوای صاف CAT (Clear Air Turbulence)، در وردسپهر زبرین شناخته میشوند. در این پژوهش ابتدا امواج کژفشار با استفاده از مدل WRF (Weather Research and Forecasting) بهصورت آرمانی در یک کانال با ابعاد 4000، 10000 و 22 کیلومتر بهترتیب در راستاهای مداری، نصفالنهاری و قائم بر روی صفحهf با تفکیک افقی (قائم) برابر با 25 (25/0) کیلومتر برای 15 روز شبیهسازی شد. در ادامه، با کاربست روش تجزیه موج-تاوه، بخش نامتوازن شارش تعیین و برای محاسبه دامنه و دامنه بیبعد امواج گرانی-لختی مورد استفاده قرار گرفت. سپس مقادیر دامنه بیبعد امواج گرانی-لختی، برمبنای نظریه عدمتوازن خودبهخودی لایتهیل-فورد، روش ناکس و همکاران (2008) KMW (Knox، McCann، Williams) نیز محاسبه شد و برای بررسی تلاطم و شدت آن، اتلاف انرژی جنبشی تلاطمی و آهنگ اتلاف پیچکی EDR (Eddy Dissipation Rate) با استفاده از مقادیر هر دو دامنه محاسبه شدند. نتایج توزیع EDR با استفاده از دامنه بیبعد روش تجزیه موج-تاوه نشان داد که در تمام محدوده اطراف جریان جتی تلاطم متوسط وجود دارد و بیشینه این مقادیر، در نواحی پایین هسته و خروجی جریان جتی قرار میگیرد که منطبق بر محل فعالیت امواج گرانی-لختی و مطالعات پیشین CAT نیز است. همینطور نتایج توزیع EDR با استفاده از دامنه بیبعد روش KMW تلاطمهای شدید را در مناطق کوچکی بر روی هسته جت و در ناحیه ورودی جریان جتی نشان میدهد و برخلاف روش تجزیه موج-تاوه در بیشتر مناطق، تلاطمی پیشبینی نمیشود که این امر میتواند به اختلاف دو روش در محاسبه دامنه امواج مربوط باشد. | ||
کلیدواژهها | ||
امواج کژفشار؛ امواج گرانی-لختی؛ عدمتوازن؛ دامنه امواج گرانی-لختی؛ تلاطم هوای صاف | ||
مراجع | ||
آریامنش، م.، قادر، س.، علیاکبری بیدختی، ع. و علیزاده، ا.، 1399، پیشبینی تلاطم هوای صاف در غرب ایران (مسیر پروازی تهران-اهواز و تهران-اردبیل) با استفاده از شبیهسازیهای مدل WRF، م. ژئوفیزیک ایران، 14(3)، 120-143.
تاجبخش، س.، آزادی، م.، علیاکبری بیدختی، ع. و عربلی، پ.، 1385، مطالعه موردی تلاطم صاف روی ایران به کمک برخی از شاخصهای تلاطم در یک دوره 5 ماهه (ژانویه-مه 2004)، م. فیزیک زمین و فضا، 32(1)، 85-102.
کلانتری، ب.، علیاکبری بیدختی، ع. و مبارک حسن، ا.، 1396، بررسی شکلگیری امواج کوهستان (امواج بادپناه) برفراز رشتهکوههای زاگرس و تلاطم هوای صاف (CAT) ناشی از آن، م. فیزیک زمین و فضا، 43(2)، 451-459.
Chouksey, M., Eden, C. and Brüggemann, N., 2018, Internal gravity wave emission in different dynamical regimes. J. Phys. Oceanogr., 48, 1709–1730. Cornman, L. B., Morse, C. S. and Cunning, G., 1995, Real-time estimation of atmospheric turbulence severity from in-situ aircraft measurements. J. Aircraft., 32 (1), 171–177. Cornman, L. B., Meymaris, G., Prestopnik, J. and Tasset, T., 2008, An update on turbulence reporting from commercial aircraft. Proceedings 13th Conference on Aviation, Range, and Aerospace Meteorology. American Meteorological Society, Boston, MA10.1. Dunkerton, T. J., 1997, Shear instability of inertia–gravity waves. J. Atmos. Sci., 54, 1628–1641. Dutton, J. A., 1969, An energy budget for a layer of stratospheric CAT. Radio Sci., 4(12), 1137–1142. Dutton, J. A. and Panofsky, H. A., 1970, Clear air turbulence: A mystery may be unfolding. Science, 167, 937–944. Ellrod, G. P., Knox, J. A., Lester, P. F. and Ehernberg, L. J., 2003, Encyclopedia of Atmospheric Sciences. 2nd Edition. Volume 1, Elsevier Ltd. Ford, R., 1994, Gravity wave radiation from vortex trains in rotating shallow water. Journal of Fluid Mechanics., 281, 81–118. Ford, R., McIntyre, M. E. and Norton, W. A., 2000, Balance and the slow quasimanifold: Some explicit results. J. Atmos. Sci., 57, 1236–1254. Garratt, J. R., 1992, The Atmospheric Boundary Layer. Cambridge University Press: Cambridge. UK, 316 pp. Hopkins, R. H., 1977, Forecasting techniques of clear-air turbulence including that associated with mountain waves. WMO, Secretariat of the World Meteorological Organization, Geneva, Switzerland. WMO-No. 482, technical note no. 155. Kennedy, P. J. and Shapiro, M. A., 1980, Further encounters with clear air turbulence in research aircraft. J. Atmos. Sci., 37, 986–993. Knox, J. A., 1997, Possible mechanisms of clear-air turbulence in strongly anticyclonic flow. Mon. Wea. Rev., 125, 1251–1259. Knox, J. A., McCann, D. W. and William. P. D., 2008, Application of the Lighthill–Ford theory of spontaneous imbalance to clear-air turbulence forecasting. J. Atmos. Sci., 65, 3292–3304. Lester, P. F., 1993, Turbulence: A new perspective for pilots. Jepson Sanderson. Inc., 236 pp. Lighthill, M. J., 1952, On sound generated aerodynamically, I General theory. Proceedings of the Royal Society of London, 211A, 564–587. McCann, D. W., 1999, A simple turbulent kinetic energy equation and aircraft boundary layer turbulence. National Weather Digest, 23, 13–19. McCann, D. W., 2001, Gravity waves, unbalanced flow, and clear air turbulence. Natl. Wea. Dig., 25 (1–2), 3–14. McCann, D. W., Knox, J. A. and Williams, P. D., 2012, An improvement in clear-air turbulence forecasting based on spontaneous imbalance theory: The ULTURB algorithm. Meteorological Applications, 19(1), 71–78. Miles, J. W. and Howard, L. N., 1964, Note on a heterogeneous shear flow. J. Fluid Mech., 20, 331–336. Mirzaei, M., Zülicke, C., Mohebalhojeh, A. R., Ahmadi-Givi, F. and Plougonven, R., 2014, Structure, energy, and parameterization of inertia–gravity waves in dry and moist simulations of a baroclinic wave life cycle. J. Atmos. Sci., 71, 2390–2414. Mirzaei, M., Mohebalhojeh, A. R., Zülicke, C., and Plougonven, R., 2017, On the quantification of imbalance and inertia–gravity waves generated in numerical simulations of moist baroclinic waves using the WRF model. J. Atmos. Sci., 74, 4241–4263. O’Sullivan, D. and Dunkerton, T. J., 1995, Generation of inertia–gravity waves in a simulated life cycle of baroclinic instability. J. Atmos. Sci., 52, 3695–3716. Panofsky, H. A. and Dutton, J. A., 1984, Atmospheric turbulence: models and methods for engineering applications. Wiley, New York, 255 pp. Pettegrew, B., Loughe, A., Hart, J. E., Henderson, J. K. and Mahoney, J. A, 2010, On the use of eddy dissipation rate observations in verification. Proceedings 14th Conference on Aviation, Range, and Aerospace Meteorology. American Meteorological Society: Boston, MA, paper P473. Plougonven, R., Teitelbaum, H. and Zeitlin, V., 2003, Inertia–gravity wave generation by the tropospheric midlatitude jet as given by the Fronts and Atlantic Storm-Track Experiment radio soundings. J. Geophys. Res., 108, 4686. Plougonven, R., Muraki, D. J. and Snyder, C., 2005, A baroclinic instability that couples balanced motions and gravity waves. J. Atmos. Sci., 62, 1545–1559. Plougonven, R. and Zhang, F., 2007, On the forcing of inertia–gravity waves by synoptic-scale flows. J. Atmos. Sci., 64, 1737–1742. Plougonven, R. and Zhang, F., 2014, Internal gravity waves from jets and fronts. Rev. Geophys., 52, 33–76. Sharman, R., Tebaldi, C., Wiener, G. and Wolff J., 2006, An integrated approach to mid- and upper-level turbulence forecasting. Wea. and Forecasting, 21(3), 268–287. Sharman, R. and Lane, T., 2016, Aviation Turbulence Processes, Detection, Prediction. Springer International Publishing Switzerland. P.10. Skamarock, W. C., Klemp, J. B., Dudhia, J., Gill, D. O., Barker, D. M., Wang, W. and Powers, J. G., 2008, A description of the Advanced ResearchWRF Version 3. NCAR Tech. Note NCAR/TN-475+STR, 113 pp. Thorncroft, C. D., Hoskins, B. J. and McIntyre, M. E., 1993, Two paradigms of baroclinic-wave life-cycle behaviour. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 119, 17–55. Vanneste, J., 2013, Balance and spontaneous wave generation in geophysical flows. Annu. Rev. Fluid Mech., 45, 147–172. Wei, J. and Zhang, F., 2014, Mesoscale gravity waves in moist baroclinic jet–front systems. J. Atmos. Sci., 71, 929–952. Wei, J., Zhang, F. and Richter, J. H., 2016, An analysis of gravity wave spectral characteristics in moist baroclinic jet–front systems. J. Atmos. Sci., 73, 3133–3155. Williams, P. D., Haine, T. W. N. and Read, P. L., 2005, On the generation mechanisms of short-scale unbalanced modes in rotating two layer flows with vertical shear. J. Fluid Mech., 528, 1–22. Williams, P. D., Haine, T. W. N. and Read, P. L., 2008, Inertia–gravity waves emitted from balanced flow: Observations, properties, and consequences. J. Atmos. Sci., 65, 3543–3556. Zülicke, C. and Peters, D. H. W., 2006, Simulation of inertia–gravity waves in a poleward-breaking Rossby wave. J. Atmos. Sci., 63, 3253–3276. Zülicke, C. and Peters, D. H. W., 2008, Parameterization of strong stratospheric inertia–gravity waves forced by poleward-breaking Rossby waves. Mon. Wea. Rev., 136, 98–119. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,613 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 918 |