Аннотация: Книга обобщает исследования С.С.Зилитинкевича со многими соавто­рами в области атмосферной турбулентности и планетарных пограничных слоев (ППС), опубликованные за последнее десятилетие главным образом в англоязычных журналах. Рассматриваются ключевые физические пробле­мы, связанные с ролью пограничных слоев как связующих звеньев меж­ду геосферами в глобальной климатической системе: законы сопротивления и тепло/массообмена, определяющие приземные значения турбулентных по­токов количества движения, энергии и вещества; уравнения турбулентного вовлечения, определяющие аналогичные потоки на внешней границе ППС; уравнения для высоты ППС при различных условиях стратификации плот­ности. Кардинально пересмотрена проблема турбулентного замыкания. На этой основе разработаны новые подходы к расчету ППС, новая иерархия моделей турбулентного замыкания и новые методы расчета турбулентности в свободной атмосфере. Особое внимание уделено взаимодействию турбулентности с внут­ренними волнами в устойчиво стратифицированных течениях и самооргани­зации турбулентности в форме долгоживущих крупномасштабных структур в конвективных ППС. Книга представляет интерес для метеорологов широкого профиля, специа­листов по атмосферной турбулентности и ученых, работающих в области опе­ративного моделирования погоды, загрязнения воздуха и изменений климата.

Аннотация: В книге рассмотрены проблемы динамики атмосферы, океана и течений в каналах, которые ранее не поддавались исследованию, поскольку не учитывали инерцию мезовихрей турбулентных потоков. Мезомасштабная теория восполнила пробел благодаря пространственному осреднению, известному из приемов составления конечноразностных компьютерных программ. Показано, что требования однородности турбулентности отнюдь не запрещают асимметрию тензора турбулентных напряжений, если нетривиален собственный угловой момент мезовихрей Получаемые при этом континуальные уравнения для макропараметров турбулентных объектов позволяют, например, показать зарождение торнадо из облака мелких вихрей атмосферы. Принципиальным оказалось использование потока энергии, как параметра состояния, что типично для термодинамически открытых систем В качестве приложений мезомасштабной теории к физике атмосферы рассмотрены задачи формирования турбулентного следа за телом, включая эффекты присутствия взвеси и перемежаемости потоков Из геофизических приложений рассмотрены задачи о формировании океанских течений на экваторе и глобальной циркуляции Мирового океана, также затронута проблема магнитного динамо. Отдельная глава посвящена вопросам турбулентных течений и теплообмена в трубах и каналах, где применение мезомасштабной теории позволило полностью описать как классические турбулентные профили скоростей, так и обнаружить некоторые новые эффекты Применение среды разработки параллельных программ Parjava для кластерных вычислений позволило получить трехмерные (3D) численные решения задачи зарождения и трансформации торнадо, наглядно иллюстрирующие кинематику процессов и адекватность расчета натурным наблюдениям. Книга рассчитана на специалистов по геофизике, гидродинамике, метеорологии, компьютерным вычислениям, на аспирантов и студентов вузов.