Structure of Environmental Turbulence and its Relation to Turbulent Elementary Vortices

环境湍流的结构及其与湍流基本涡的关系

基本信息

  • 批准号:
    12125201
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 43.97万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The structure and generation mechanism of large-scale elementary vortices such as tornadoes and polar lows in the atmosphere are clarified by high-resolution numerical simulations. A tornado spawned by a supercell storm is shown to develop along a gust front where verticity associated with the horizontal shear is concentrated and is further stretched by the storm updraft. Polar lows are shown to develop through baroclinic instability and latent heat release. When the baroclinicity is small a nearly axisymmetric vortex similar to a typhoon develops. When the baroclinicity is large, on the other hand, a meso-scale low accompanied with a comma-shaped cloud pattern develops. A laboratory experiment on a bathtub vortex show that the radial profile of the tangential velocity depends significantly on the characteristics of the botton boundary layer, which explains a wide variety of velocity distribution in atmospheric vorticesAlso studied are statistical characteristics of turbulence under the effect of density stratification and earth's rotation with the beta-effect by a theoretical consideration and a numerical experiment. It is shown that the density stratification tends to suppress the Rhines effect to generate zonal mean flows. A self-similar solution for a decaying divergent rotating turbulence was foundFinally, turbulent transport processes of carbon dioxide through the air-sea interface are studied by laboratory and numerical experiments. It is found that the transport is dominated by large-scale elementary vortices called surface renewal vortices and the exchange coefficient is proportional to a square root of the generation frequency of the surface renewal vortices
通过高分辨率数值模拟阐明了大气中龙卷风和极低压等大规模基本涡旋的结构和产生机制。超级单体风暴产生的龙卷风沿着阵风锋发展,其中与水平切变相关的垂直度集中,并被风暴上升气流进一步拉伸。极地低压是通过斜压不稳定性和潜热释放而形成的。当斜压较小时,会形成类似于台风的近轴对称涡旋。另一方面,当斜压较大时,会出现伴随逗号状云纹的中尺度低压。浴盆涡室内实验表明,切向速度的径向分布很大程度上取决于底部边界层的特征,这解释了大气涡旋中的各种速度分布。还研究了密度分层作用下湍流的统计特征通过理论考虑和数值实验,研究了具有β效应的地球自转。结果表明,密度分层往往会抑制莱茵效应,从而产生纬向平均流。找到了衰减发散旋转湍流的自相似解。最后,通过实验室和数值实验研究了二氧化碳通过海气界面的湍流输送过程。研究发现,传输以称为表面更新涡的大尺度基本涡为主,交换系数与表面更新涡产生频率的平方根成正比。

项目成果

期刊论文数量(156)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Yanase, W., H.Niino, K.Saito: "High-resolution simulation of a polar low"Geophys. Res. Letters. 29, No.14. 10.1029/2002GL014736 (2002)
Yanase, W.、H.Niino、K.Saito:“极地低压的高分辨率模拟”地球物理学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
野口尚史,新野宏: "二重拡散対流による鉛直微細構造の形成"月刊海洋. 32. 832-842 (2000)
Takashi Noguchi、Hiroshi Niino:“通过双扩散对流形成垂直精细结构”月刊 Kaiyo。 32. 832-842 (2000)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
草場忠夫,増田章,小松幸生,高野洋雄,植野耕治: "日本海中央部の海上風と有義波の変動特性"九州大学大学院総合理工学報告. 22. 35-41. (2000)
草场忠雄、增田晃、小松幸雄、高野博夫、上野浩二:《日本海中部近海风和显着波浪的变化特征》九州大学理工学研究生院报告22. 35-。 41. (2000)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Komori, K.Nagata, R.Misumi: "The Effects of Bubbles and Density Stratifications on CO2 Transfer across the Air-Water Interface in Wind-Driven Thrbulence"Proc. of the First International Symposium on Advanced Fluid Information. 691-695 (2001)
S.Komori,K.Nagata,R.Misumi:“气泡和密度分层对风力驱动湍流中空气-水界面上二氧化碳传输的影响”Proc。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
A.Mori, H.Niino: "Time evolution of nonlinear horizontal convection : Its flow reimes and self-similar solutions"Journal of the Atmospheric Sciences. (accepted). (2002)
A.Mori、H.Niino:“非线性水平对流的时间演化:其流动和自相似解”大气科学杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

NIINO Hiroshi其他文献

Stability Functions in the Stable Surface Layer Derived from the Mellor–Yamada–Nakanishi–Niino (MYNN) Scheme
由 Mellor-Yamada-Nakanishi-Niino (MYNN) 方案导出的稳定表面层的稳定性函数
火山噴出物解析と地球物理観測のカップリング:新燃岳2011年噴火の例
火山喷发物分析与地球物理观测的耦合:以 2011 年新茂岳喷发为例
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    YOKOTA Sho;NIINO Hiroshi;SEKO Hiromu;KUNII Masaru;YAMAUCHI Hiroshi;T. Kimura;奥村聡・小園誠史・小屋口剛博・長井雅史
  • 通讯作者:
    奥村聡・小園誠史・小屋口剛博・長井雅史
Magnetoelectrics Operating at Room Temperature
室温下工作的磁电
  • DOI:
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    YOKOTA Sho;NIINO Hiroshi;SEKO Hiromu;KUNII Masaru;YAMAUCHI Hiroshi;T. Kimura
  • 通讯作者:
    T. Kimura
Important Factors for Tornadogenesis as Revealed by High-resolution Ensemble Forecasts of the Tsukuba Supercell Tornado of 6 May 2012 in Japan
2012 年 5 月 6 日日本筑波超级单体龙卷风的高分辨率集合预报揭示了龙卷发生的重要因素
  • DOI:
    10.1175/mwr-d-17-0254.1
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    YOKOTA Sho;NIINO Hiroshi;SEKO Hiromu;KUNII Masaru;YAMAUCHI Hiroshi
  • 通讯作者:
    YAMAUCHI Hiroshi

NIINO Hiroshi的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('NIINO Hiroshi', 18)}}的其他基金

Generation Mechanism, Structure and Dynamics of Violent Vortices in the Atmospheric Boundary layer and their Roles in Turbulent Transport
大气边界层剧烈涡旋的产生机制、结构和动力学及其在湍流输运中的作用
  • 批准号:
    21340134
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 43.97万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Characteristics, Structure and Dynamics of Hybrid-cyclones
混合旋流器的特点、结构和动力学
  • 批准号:
    18340137
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 43.97万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Structure and developing mechanism of micro-scale phenomena associated with cumulonimbus clouds
积雨云微尺度现象的结构和发展机制
  • 批准号:
    15340154
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 43.97万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Structure and Dynamics of Convective Clouds that Cause Wind Hazards
造成风灾的对流云的结构和动力学
  • 批准号:
    09440166
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 43.97万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).

相似国自然基金

龙卷风飞掷物分布理论模型与冲击动能评估方法研究
  • 批准号:
    52378516
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
龙卷风风场特性及低矮建筑风荷载的作用机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
季候风、台风、雷暴风与龙卷风边界层风特性分析与对比研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
超大跨度桥梁龙卷风荷载效应物理和数值模拟与数学模型研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
龙卷风特殊风剖面及其荷载效应的多尺度模拟与数理模型
  • 批准号:
    51878504
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

AGS FIRP Track 2: Boundary-layer Evolution and Structure of Tornadoes (BEST)
AGS FIRP Track 2:龙卷风的边界层演化和结构(最佳)
  • 批准号:
    2242212
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 43.97万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Rapid-scan Polarimetric Radar Data Collection and Analysis of the Wind Field in Severe Convective Storms and Tornadoes
强对流风暴和龙卷风风场的快速扫描偏振雷达数据采集和分析
  • 批准号:
    2214926
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 43.97万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Heat Viz: An interactive digital platform for heat island investigations for K-12 STEM students
Heat Viz:为 K-12 STEM 学生提供热岛调查的交互式数字平台
  • 批准号:
    10696690
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 43.97万
  • 项目类别:
Environmental Extremes and the Health of the Rural Elderly
极端环境与农村老年人的健康
  • 批准号:
    10740958
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 43.97万
  • 项目类别:
The Magnetohydrodynamics of Liquid Metal Tornadoes (MAGNADO)
液态金属龙卷风的磁流体动力学 (MAGNADO)
  • 批准号:
    EP/X034402/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 43.97万
  • 项目类别:
    Research Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了