ИСТИНА

Одной из важных составляющих численного моделирования атмосферного пограничного слоя (АПС) является корректное воспроизведение суточного хода, который выражается в чередовании дневного конвективного (КПС) и ночного устойчивого (УПС) пограничных слоёв. Смена данных режимов происходит через переходные периоды - утренний переход от УПС к КПС, и вечерний от КПС к УПС. Поскольку существующие модели прогноза погоды и климата разрабатывались для воспроизведения стационарных и квазистационарных режимов, таких как УПС и КПС, и не учитывают нестационарную динамику, имеющую место в переходных периодах, правильное воспроизведение последних продолжает оставаться открытой задачей. В данном исследовании изучаются процессы турбулентного обмена во время переходных периодов, с целью последующего уточнения RANS параметризаций (Reynolds-Averaged Navier-Stokes). Для исследования динамики используется вихреразрешающее моделирование (Large-Eddy Simulation) с высоким пространственным разрешением; также рассматривается влияние сдвига скорости, аэродинамической шероховатости и других внешних факторов. Выявляются особенности динамики переходных периодов. Особое внимание уделяется динамике изменения кинетической энергии турбулентности; рассматривается баланс энергии, вклад вихревых структур различных масштабов, распределение энергии по компонентам скорости. Полученные результаты затем сравниваются с численными экспериментами в моделях RANS. На основании полученных результатов будут рассмотрены возможные подходы для улучшения параметризаций RANS, которые позволят учитывать нестационарные процессы в динамике суточного хода. Работа частично поддержена Российским фондом фундаментальных исследований, (грант № 20-05-00776), разработка LES модели поддержана Российским научным фондом, грант № 21-71-30003.