17:07 2023-03-29
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Teoria turbulenței extinsă la condiții atmosferice complexe
_ Teoria turbulenței extinsă la atmosferă complexă condiții
Turbulența joacă un rol esențial în vreme și climă, iar reprezentarea corectă a efectelor sale în modele numerice este crucială pentru prognozele meteo și proiecțiile climatice precise. Cu toate acestea, teoria care descrie efectul turbulenței nu s-a schimbat de la concepția sa în anii 1950, în ciuda faptului că nu este reprezentativă pentru majoritatea suprafeței terestre a Pământului, în special peste munți și regiunile polare. Meteorologul de la Innsbruck Ivana Stiperski a extins acum teoria turbulenței la condiții atmosferice complexe. Cercetătorul deschide astfel calea pentru prima teorie generalizată a turbulenței pe teren complex.
Turbulența este cel mai important mecanism de schimb între suprafața Pământului și atmosfera de deasupra. Cu toate acestea, acest mecanism rămâne unul dintre ultimele mari puzzle-uri ale fizicii și matematicii clasice. Ivana Stiperski, șefa grupului de cercetare „Turbulența atmosferică” de la Departamentul de Științe Atmosferice și Criosferice de la Universitatea din Innsbruck, și-a dedicat munca studiului turbulențelor de peste munți, iar din 2020 echipa ei lucrează la acest subiect.
„Turbulențele afectează fenomene la fel de diverse precum clima, sistemele de furtună, poluarea aerului și topirea ghețarilor. Prognozele meteo precise și previziunile climatice necesită, prin urmare, o descriere precisă a turbulențelor, iar pe terenul complex al regiunilor muntoase acest lucru este deosebit de important. dificil, deoarece se știe foarte puține despre modul în care terenul complex modifică turbulențele și nu s-a produs niciun progres major în ultimii 70 de ani”, explică Stiperski.
Până acum, înțelegerea turbulenței atmosferice și a modului în care aceasta este inclusă în Modelele meteorologice și climatice s-au bazat pe așa-numita teorie a similitudinii, mai exact pe „teoria similarității Monin-Obukhov” postulată pentru prima dată în 1954. Această teorie veche de zeci de ani a turbulenței, totuși, presupune că suprafața Pământului este plată și omogenă pe orizontală. (adică are caracteristici uniforme pe orizontală, cum ar fi, de exemplu, pajiști infinite sau câmpuri de porumb) și, prin urmare, nu este reprezentativ pentru majoritatea suprafeței terestre a Pământului. Această reprezentare incorectă a turbulenței adaugă incertitudine previziunilor meteorologice și proiecțiilor climatice.
Scopul cercetătorului este de a dezvolta o teorie generalizată valabilă pentru toate condițiile atmosferice realiste – iar un prim pas major în această direcție a fost făcut acum. „Aproximativ 70% din suprafața Pământului este caracterizată de o structură eterogenă, muntoasă, sau ceea ce numim teren complex, cum ar fi, de exemplu, aici, în Tirol. În studiul nostru, folosim un ansamblu unic de seturi mari de date de măsurare și tehnici de învățare automată pentru dezvolta noi relații de similitudine”, descrie Ivana Stiperski abordarea în studiul publicat în revista Physical Review Letters și evidențiat drept sugestia editorului.
În teoria ei romană, meteorologul include o nouă variabilă cheie în calculele. „În abordarea noastră nouă, includem așa-numita anizotropie, adică informații despre modul în care energia în turbulență este distribuită în diferite direcții spațiale. Arătăm că această cantitate, care până acum nu a fost examinată în lumina teoriei similarității, codifică informațiile despre complexitatea suprafeței și condițiile de curgere care conduc turbulențele și, prin urmare, face posibilă extinderea teoriei similitudinii la terenuri complexe.Este prima dată când o abordare a avut succes pe terenuri complexe și ne aduce mai aproape de un teoria unificată a turbulenței atmosferice complexe”.
Abordarea permite o reprezentare mai corectă a efectelor turbulenței în modelele de vreme, climă și poluare a aerului. „Acest lucru este deosebit de important pentru înțelegerea și prezicerea prognozelor meteo și climatice în regiunile muntoase și polare, deoarece teoria similarității eșuează în mod obișnuit acolo. Aceste regiuni sunt deosebit de vulnerabile și se confruntă deja cu o încălzire fără precedent în urma schimbărilor globale și, prin urmare, o descriere precisă a evoluțiilor ulterioare. este vital”, subliniază Ivana Stiperski.
Comentarii:
Adauga Comentariu