Лаборатория моделирования атмосферного переноса Этапы эволюции внутрисердечного потока крови Начало наполнения, сшивка с остаточным потоком Конец наполнения, - презентация

1 Лаборатория моделирования атмосферного переноса Этапы эволюции внутрисердечного потока крови Начало наполнения, сшивка с остаточным потоком Конец наполнения, закрытие митрального клапана Изометрическая фаза, перестройка потока на трабекулы изгнания Изгнание в аорту Трехмерная динамическая реконструкция аорты по данным МР-томографии Пространственное распределение аэрозоля в атмосферном пограничном слое. Лидарные измерения с борта самолёта на высоте 1 км в Калмыкии. Линейный нетиповой механизм диссипативно-центробежной неустойчивости (ДЦН) тропических возмущений на начальной стадии развития тропических циклонов. Стрелки указывают направление радиальных токов, отвечающих конвергенции в нижней части тропосферы и дивергенции в верхней части, где преобладает антициклоническая завихренность. Статистика тайфунов за 30 лет ( ) по данным банка Гидрометцентра РФ Вычисление поля ветра и спиральности в неподвижном и движущемся тайфуне. Поле изотах горизонтальной скорости ветра (в м/с) слева и поле изоспиральности (м/с) справа. А, д – относительно центра тайфуна. Б – з – относительно Земли при перемещении тайфуна со скоростью 7 м/с: б, е – на запад, в, ж – на север, г, з – на северо-восток. Как показали расчёты, компоненты вихря скорости и спиральности одного и того же порядка; причём, наибольшие по абсолютному значению по полярному углу, а не по вертикали. Это связано с особенностью неинерциальной (цилиндрической) системы координат. Эмиссия и перенос пустынного аэрозоля Тропические циклоны Закрученные вихревые течения в различных природных явлениях В ходе наших исследований установлено, что однородно-винтовые течения отвеча- ют минимальной скорости диссипации кинетической энергии потока и это обес- печивает их энергетическую оптималь- ность и широкую реализуемость в природе (торнадо, закрученные потоки в технических и биологических системах). Проведена реконструкция трехмерного поля скорости для закрученного потока крови в аорте по данным МР-велоси- метрии. В связи с проблемой начального развития тропических вихревых циклонов установлены пороговые условия генерации циклонической завихренности за счет механизма диссипативно-центробежной неустойчивости, реализуемой на фоне антициклонического вращения при оптимальном числе Рейнольдса, связанном с коэффициентом приземного трения. Получена оценка скорости производства полного момента количества движения при развитии диссипа- тивно-центробежной неустойчивости, согласующейся с известными статис- тическими данными для тропических циклонов. Лаборатория создана в Институте физики атмосферы им. А.М.Обухова РАН в ноябре 1996 года. Первоначальное название – Лаборатория моделирования процессов переноса и влияния орографии (ЛМППВО). В апреле 2002 года переименована в Лабораторию моделирования атмосферного переноса (ЛМАП). Основатель и заведующий лабораторией – Игорь Григорьевич ГРАНБЕРГ. Экспедиционные исследования, проведённые в Калмыкии и Приаралье в гг., показали, что, наряду с поступлением в атмосферу аэрозоля при пыльных бурях, большое количество мелкодисперсного аэрозоля поступает в атмосферу за счёт тер- мического выноса с неоднородно нагреваемой подстилающей поверхности. Построение гидродинамической модели поля ветра по радиальному профилю наземного давления показало, в частности, что: 1. Конфигурация поля ветра и динамических характеристик относительно Земли в движущемся тайфуне существенно зависит от направления его перемещения. 2. Отклонение от гидростатического баланса в центре глубокого тайфуна может достигать 0,1 g – т.е. 1 м/с. Массовые концентрации аэрозоля разных размеров (а) и их корреляции между собой (б). Осушённое дно Аральского моря. а б Схематическое изображение структуры атмосферного пограничного слоя в пустынных регионах ____________________________________________ Основной слой инверсии температуры H 1 км ____________________________________________ Аэрозольные облака Конвекция Пылевые столбы; «пыльные дьяволы» ____________________________________________ Слой микроинверсий температуры и влажности Неустойчивый атмосферный поверхностный слой H = 0,5 – 1 м T = 25 – 30°C ____________________________________________ Адвекция Перенос и осаждение аэрозоля (мкг/м 3 ) в атмосфере над оз. Байкал. Лидарные измерения на маршруте м. Орсо – м. Крестовский. Атмосферный перенос Было установлено, что термический вынос происходит практически еже- дневно в жаркое время года над значи- тельными территориями, и в сухую жаркую погоду над песчаными бархан- ными блюдцами на высоте 1-2 м воз- никают микроинверсии температуры и влажности. По нашим наблюдениям, этот процесс происходит при темпера- туре воздуха выше 25 С и относитель- ной влажности менее 40%. Вследствие термодиффузионного про- цесса аэрозольные частицы вначале скапливаются под микроинверсион- ными слоями (поэтому концентрация частиц растет с высотой), а затем, вследствие сильного температурного (вертикального и горизонтального) градиента, разрушающего микроин- версии, проходят сквозь них; далее, в виде вихрей – стоячих неподвижных термиков или dust-devils – или просто конвективных потоков, поднимаются выше. Анализ полученных характеристик атмосферного пограничного слоя над барханными поверхностями в аридных регионах позволяет выдвинуть гипотезу о его тонкой структуре, схематически приведенную на рисунке. Влияние орографии на воздушные течения В лаборатории создана трёхмерная негидростатическая численная мо- дель обтекания воздушными пото- ками горных массивов, с помощью которой решены задачи обтекания Украинских Карпат, гор Кипра и Израиля. Обтекание Кипра. Изолинии отклонения поверхностей потенциальной температуры от невозмущённого состояния (а) и их вертикальные разрезы (б). Ветер западный, 10 м/с. а б Пример построения трёхмерных обратных траекторий переноса пассивной примеси. Численная модель NOAA HYSPLIT. Разные стадии термического выноса аэрозоля, включая образование пыльного пузыря (внизу слева), поднимающегося в верхнюю часть атмосферного пограничного слоя Проведены расчёты переноса угле- кислого газа из промышленных районов Западной Европы на терри- торию Центральной и Восточной Сибири в рамках российско-фран- цузского проекта YAK-AEROSIB.