ИСТИНА

Определены границы применимости теорий горизонтально статистически однородных пограничных слоёв над неоднородными ландшафтами различных типов. В случае прибрежной зоны значимую роль играют направление ветра, стратификация атмосферы и топография прибрежной зоны. В случае городской застройки важную роль в нарушении критериев подобия играют вторичные циркуляции, создаваемые сложным рельефом. В случае термической неоднородности турбулентные потоки определяются областью формирования потока. Установлено, что течение над городским ландшафтом представляет собой сложное трехмерное течение, характеристики которого сильно зависят от положения измерения. Модель турбулентной вязкости продолжает работать внутри городского ландшафта, то есть, возможно ввести масштаб длины lm, который по своему смыслу является путем смешения Прандтля и фактически определяет топологические характеристики турбулентности в нейтральном случае внутри одного направления ветра. На основании анализа экспериментальных данных и мелкомасштабного моделирования определены подходы к модификации теории подобия Монина-Обухова (ТПМО) для неоднородных ландшафтов. Первый подход основан на анализе соотношения вторых и третьих моментов, что позволяет выявлять наличие когерентных структур в потоке. Установлено, что классические соотношения ТПМО непригодны для описания безразмерных градиентов скорости ветра и температуры над неоднородным ландшафтом, так как не учитывается нелокальный перенос. В качестве новых критериев предлагается использовать соотношение дисперсии вертикальной скорости ветра и динамической скорости и масштаб длины, характеризующий турбулентное перемешивание и расстояние до ближайших неоднородностей. Разработана обобщенная модель масштабирования сложной атмосферной турбулентности с учетом анизотропии. Для анализа я были использованы данные, полученные на мачтах над однородной поверхностью (Цимлянск), над городской застройкой (Москва и Томск) и в прибрежной зоне (Калининград, Кацивели).