Описание численной модели

Взаимодействие облака с окружающей средой (вовлечение, перемешивание) приводит к изменению его характеристик, однако, предполагается, что конвективный поток не возмущает внешнюю среду. Известно, что в реальных условиях характерное время изменения параметров окружающей атмосферы, как правило, много больше времени жизни облака, поэтому в модели полагается, что параметры внешней среды не меняются со временем.

В связи с тем, что конвекция является неадиабатическим процессом, и облако взаимодействует с окружающей средой через боковую границу, горизонтальный размер облака в значительной степени определяет интенсивность данного взаимодействия, а следовательно, и динамику конвективных потоков [24].

3 Система уравнений гидротермодинамики и баланса масс

Система уравнений модели включает:

Система основных гидротермодинамических уравнений модели включает:

. Уравнение движения

где - скорость восходящего потока, - время, - вертикальная координата, - коэффициент бокового турбулентного перемешивания, - радиальная составляющая скорости, - скорость восходящего потока на границе цилиндра, - плотность воздуха, - ускорение свободного падения, и - значения виртуальной температуры внутри облачного цилиндра и во внешней среде соответственно, , , , , , , - отношение смеси облачных капель, дождевых капель, градин, облачных ледяных кристаллов, свободных аэрозольных частиц, аэрозоля, заключенного в дождевые капли и аэрозоля, заключенного в градины соответственно.

Чертой и тильдой обозначены значения величин за пределами цилиндра и на его границе соответственно.

. Уравнение неразрывности, записанное в приближении несжимаемости среды

где - плотность воздуха.

. Уравнение сохранения энергии

где - сухоадиабатический градиент температуры, - источник-сток температуры.

. Уравнение баланса отношения смеси водяного пара

где - источник-сток водяного пара.

. Уравнение баланса отношения смеси облачных капель

где - источник-сток облачных капель, - их скорость седиментации.

. Уравнение баланса отношения смеси дождевых капель

Другие статьи по теме

Восстановление человеком экологических систем и поддержание в них естественного равновесия
Проблема сохранения природного богатства в настоящее время волнует всех. Человек довольно интенсивно использует природу для собственных нужд, тем самым нарушая ее целостность. В результате ...

Экология природопользования
Проблема взаимодействия природы и общества приобрела особую остроту на современном этапе, который характеризуется переходом от индустриальной к постиндустриальной фазе развития. На этом э ...

Проблемы химического загрязнения почв и грунтовых вод
В условиях демографического кризиса одной из основных задач является минимизация факторов риска, приводящих к дополнительной смертности и заболеваемости населения страны. Загрязнение окружа ...