УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ КОНВЕКЦИИ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА В АТМОСФЕРЕ Полянская Н.Е. Студентка 1 курса магистратуры, по направлению «Физика» Ставропольский государственный университет, физико – математический факультет, Ставрополь, Россия E – mail: ninochka841@mail.ru Одними из наиболее важных элементов динамики атмосферы Земли являются процессы фазовых превращений атмосферной влаги. Выделение и поглощение теплоты ее фазовых переходов существенным образом влияет на атмосферные гидродинамические процессы, формируя условия их протекания. Особенно большое значение конвективные процессы в насыщенном влажном воздухе приобретают в тропических циклонах, энергетика которых в значительной степени обусловлена выделением теплоты фазовых переходов влаги. Свободная конвекция – очень сложный и далеко еще не изученный до конца процесс. Очень сложен он в атмосфере, материи и ядре Земли. Это связано с огромными их размерами, вращением Земли и сложными тепловыми и плотностными полями внешних оболочек и внутренних областей планеты. Движение воздушной частицы в стационарном состоянии для конвекции влажного воздуха описывается системой уравнений: u u 1 p u w , (1) x z e x w w u w g 0T s0 b z , (2) x z u w 0. (3) x z Для условия неглубокой конвекции можно ввести можно ввести функцию тока : u , w . (4) z x Подставляя выражения для функции тока в уравнения (1) и (2), получаем решение уравнений конвекции в стационарном состоянии для влажного воздуха: 2 2 1 p , (5) 2 z xz x z e x 2 2 g b z z . z x 2 x zx Графики функции линии тока при следующих параметрах: (6) 1 , T0 273К , T0 0,608 , 6,5 103 C м , а 9,8 103 C м , u0 1м с , при стремлении градиента массовой доли водяного пара к критическому значению bcr 2 10 5 . b 1,80 105 м1 b 1,85 105 м 1 Рис. 1 b 1,88 10 5 м 1 Рис. 2 b 1,9 105 м1 Рис. 3 Рис. 4 Из графиков видно, что, чем ближе градиент массовой доли водяного пара принимает значение к критическому, тем выше становится размер возникновения конвекции. Из условия w 0 для уровня конвекции получили известный из одномерной адиабатической модели конвекции влажного воздуха результат: T s0 . (7) zw 2 z 2 0 b Выражение для модуля скорости влажного воздуха: с g b k z z cos z 2 z z 2 2 kx k 2 z 2 z z sin 2 kx . График распределения скорости влажного воздуха: Рис. 5 График распределения скорости Из графика видно, что распределение скорости для влажного воздуха имеет ячеистую структуру. С учетом выражения для длины волны получаем выражения для определения горизонтального размера области возникновения конвекции для влажного воздуха D 2: u0 . (8) D g ( b) Оценим область возникновения конвекции во влажной атмосфере при следующих значениях параметров: a 9,8 C км , A 34,2 C км , 6 C км , g 9,8 м/c 2 , 1 T0 3,66 103 K -1 , 0T 5 C , 0,608 , b 1 10 5 м -1 . Получаем D 1,8 км . Таким образом, видно, что большое влияние на размер области возникновения конвекции оказывает массовая доля и ее градиент во влажной атмосфере. Работа выполнена под научным руководством проф. Закиняна Р.Г. Литература 1. Алексеев В.В., Гусев А.М. Свободная конвекция в геофизических процессах. //Успехи физических наук, 1983, Т. 141, вып. 2, С. 311 – 342. 2. Семенченко Б.А. Физическая метеорология / Б.А. Семенченко. – М.: Изд-во МГУ, 2002. – 416 с.