Том 29, номер 06, статья № 4

Аннотация:

Выполнено исследование механизма сальтации в ветропесчаном потоке на опустыненной территории по данным скоростной видеосъемки с использованием методов спектрального и вейвлетного анализа. Изучены особенности квазипериодических вариаций концентрации сальтирующих песчинок. Установлено, что узким полосам в спектре («спектральным линиям») плотности мощности флуктуаций концентрации сальтирующих песчинок в диапазоне частот от 100 до 200 Гц соответствуют цуги (волновые пакеты) длительностью до 8–9 периодов. Предложено использовать длительность наблюдаемых цугов в качестве меры когерентности пульсаций скорости ветра в приповерхностном слое атмосферы. Показано, что появление цугов квазипериодической изменчивости концентрации сальтирующих песчинок со средними частотами в диапазоне от 100 до 200 Гц объясняется взаимодействием порывов ветра с волновыми неоднородностями на подстилающей поверхности типа мелкой ряби. Образование цугов длительностью до 4–5 периодов можно объяснить с помощью модели струйно-импульсной сальтации.

Ключевые слова:

опустынивание, ветропесчаный поток, механизм сальтации, концентрация сальтирующих песчинок, квазипериодические вариации концентрации, длительность цугов, мгновенная частота, струйная сальтация, когерентность пульсаций скорости ветра

Список литературы:

1. Золотокрылин А.Н. Климатическое опустынивание. М.: Наука, 2003. 248 с.
2. Zheng X. Mechanics of Wind Blown Sand Movements. Berlin: Springer, 2009. 290 p.
3. Семенов О.Е. Введение в экспериментальную метеорологию и климатологию песчаных бурь. Алматы: КазНИИЭК, 2011. 580 с.
4. Bagnold R.A. The Physics of Blown Sand and Desert Dunes. London: Methuen, 1941. 265 p.
5. Бютнер Э.К. Динамика приповерхностного слоя воздуха. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 158 с.
6. Shao J. Physics and Modeling of Wind Erosion. N.Y.: Springer, 2000. 393 p.
7. Обухов А.М. Турбулентность и динамика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1994. 440 с.
8. Шуляк Б.А. Физика волн на поверхности сыпучей среды и жидкости. М.: Наука, 1971. 400 с.
9. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Копейкин В.М., Злобин И.А., Бунтов Д.В., Соколов А.В. Исследование динамики сальтирующих песчинок на опустыненных территориях // Докл. АН. 2013. Т. 452, № 6. С. 669–676; Gorchakov G.I., Karpov A.V., Sokolov A.V., Buntov D.V., Zlobin I.A. Experimental and theoretical study of the trajectories of saltating sand particles over desert areas // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 6. P. 423–428.
10. Горчаков Г.И., Карпов А.В., Соколов А.В., Бунтов Д.В., Злобин И.А. Экспериментальное и теоретическое исследование траекторий сальтирующих песчинок на опустыненных территориях // Оптика атмосф. и океана. 2012. T. 25, № 6. С. 501–506.
11. White B.R., Schulz J.C. Magnus effect in saltation // J. Fluid. Mech. 1977. V. 81, N 3. P. 495–512.
12. Харкевич А.А. Спектры и анализ. М.: Физматгиз, 1962. 236 с.
13. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. М.: Мир, 1989. 542 с.
14. Ламли Дж., Пановский Г.А. Структура атмосферной турбулентности. М.: Мир, 1966. 264 с.
15. Астафьева Н.М. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения // Успехи физ. наук. 1996. Т. 166, № 11. С. 1145–1170.
16. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. М.: Физматгиз, 1958. 476 с.
17. Darwin G.H. On the Formation of Ripple-Mark in Sand // Proc. Roy. Soc. London. 1883. V. 36, N 228. P. 18–43.
18. Чхетиани О.Г., Калашник М.В., Ингель Л.Х. Генерация «теплового ветра» над неоднородной нагретой волнистой поверхностью // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2013. Т. 49, № 2. С. 137–143.
19. Гаврилов А.А., Дектярев А.А., Сентябов А.В. Моделирование закрученных течений с когерентными структурами с помощью нестационарной модели переноса рейнольдсовых напряжений // Изв. РАН. Мех. жидкости и газа. 2015. № 4. С. 11–24.