Составители:
Рубрика:
процессы в модели учтены в виде функций F
T
, F
v
, F
c
, F
r
, F
i
, выражения для которых приведены в
монографии В.М.Волощука[40], физический смысл этих функций поясняется на рис. 5.8. Второй и
третий члены в правой части уравнений описывают обмен облака с окружающим воздухом за счет
турбулентного перемешивания и упорядоченного втока воздуха из окружения внутрь облака.
Для замыкания система уравнений (5.29) — (5.35) дополняется уравнением состояния
(5.37)
(p — давление; R
a
— газовая постоянная воздуха) и уравнением статики
(5.38)
Предполагается, что весь избыточный пар мгновенно конденсируется на облачных каплях и
кристаллах, т.е. пересыщение в облаке отсутствует. При учете этого предположения записываются
уравнения для скорости изменения массы облачных капель и кристаллов, в которых используются
выражения для насыщающего значения отношения смеси водяного пара над плоской поверхностью
воды:
(5.39)
и для насыщающего значения отношения смеси над плоской поверхностью льда:
(5.40)
Описанная система уравнений является замкнутой, если известны характеристики
окружающей среды. Для ее решения необходимо задать также начальные и граничные условия.
Система уравнений модели решалась численно на ПЭВМ для разных комбинаций начальных
условий. Использовался метод расщепления по физическим процессам, разработанный
Г.И.Марчуком [97].
Приведем пример результатов расчетов со следующими начальными условиями: состояние
атмосферы характеризуется такими параметрами: на Земле p
0
=1013 гПа, t
0
=19,8
0
C, значение
градиента температуры в подоблачном слое равно сухоадиабатическому, выше уровня конденсации
γ=0,65
0
C/100 м, начиная с высоты 6 км располагается слой изотермии, относительная влажность в
среде равна 80% (рис.5.9). Значения T, Q
v
, Q
c
, Q
r
, Q
i
на верхней и нижней границе облачного
цилиндра полагались постоянными и равными их значениям в окружающей среде. При z=0 и z→∞
u
R
=0 и w=0. В начальный момент времени Q
c
, Q
r
, Q
i
полагались равными нулю. Начало развития
конвекции моделировалось заданием импульса скорости в виде w=1 м/с. Характеристики среды во
все моменты времени на каждом уровне оставались постоянными. Радиус облака был постоянным и
равным 1,5 км. Полученные результаты расчетов представлены на рис. 5.10 — 5.13.
Рисунок 5.9
Из рис. 5.10 видно, что в любой момент времени вертикальная скорость сначала растет с
высотой, а затем достаточно резко убывает вблизи верхней границы облака; наблюдается также рост
значений w со временем. Максимальное значение достигается на 30-й минуте развития, а затем
скорость убывает (примерно к 50-й минуте в нижней части облака скорость меняет свой знак на
противоположный, т.е. w<0). Характер зависимости Q
i
, Q
r
от z и t аналогичен — см. рис. 5.11 и 5.12.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 101
- 102
- 103
- 104
- 105
- …
- следующая ›
- последняя »
