Теория турбулентности расширена для сложных атмосферных условий

Метеоролог из Инсбрука Ивана Стиперски расширила теорию турбулентности для сложных атмосферных условий, сделав первый шаг к созданию обобщенной теории для неоднородной местности. Это стало возможным благодаря включению в расчеты нового ключевого параметра — анизотропии, которая описывает распределение энергии турбулентности в разных пространственных направлениях. Исследование, основанное на уникальном массиве данных измерений и методах машинного обучения, опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Турбулентность критически важна для обмена между поверхностью Земли и атмосферой, влияя на климат, штормы, загрязнение воздуха и таяние ледников. Однако до сих пор её описание в погодных и климатических моделях базировалось на теории подобия Монина-Обухова, сформулированной в 1954 году. Эта теория предполагает плоскую и однородную поверхность, что нерепрезентативно для 70% суши, особенно горных и полярных регионов, что вносит неопределенность в прогнозы.

«В нашем новом подходе мы включаем анизотропию — величину, которая до сих пор не рассматривалась в рамках теории подобия. Мы показываем, что она кодирует информацию о сложности поверхности и условий потока, что позволяет расширить теорию подобия на сложный рельеф», — поясняет Ивана Стиперски. Это особенно важно для точного моделирования погоды и климата в уязвимых горных и полярных регионах, где традиционная теория даёт сбои.