От звёзд до океанов: влияние проникающей турбулентности на климатическую науку

Учёные под руководством профессора Цзыцзина Дина из Харбинского политехнического института (Китай) опубликовали в журнале Advances in Atmospheric Sciences обзорную статью, посвящённую явлению проникающей турбулентности (проникающей конвекции). Это явление возникает, когда нагретая нестабильным образом жидкость проникает в стабильно стратифицированный слой другой жидкости. Оно играет ключевую роль в масштабных природных и инженерных системах.

Проникающая турбулентность важна для наук о Земле и планетах. Она влияет на перенос массы и импульса в тахоклине — переходной области звёзд. На Земле она определяет распределение фитопланктона и морских организмов в океанах зимой, выступая индикатором здоровья экосистем и влияя на углеродный цикл. В атмосфере это явление центрально для ключевых циркуляционных систем, и его корректное представление в моделях критически важно для прогнозирования погоды и экстремальных явлений, таких как засухи и наводнения, на фоне изменения климата.

«Наша работа рассматривает прошлые теоретические, численные и экспериментальные исследования проникающей турбулентности, — поясняет профессор Дин. — Мы анализируем физические факторы, её инициирующие, современные методы изучения её механизмов переноса и обсуждаем практические применения в различных научных областях». Выведение законов подобия для крупномасштабной проникающей турбулентности, например, углубило понимание динамики распределения тепла в океанах, что помогает объяснить влияние океанических процессов и таяния ледников на климат.