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: Важным открытием физики моря, привлекшим массовое внимание мировой научной общественности, является открытие так называемых синоптических ( мезомасштабных ) вихрей океана . Эти вихри с горизонтальными размерами порядка ста километров играют в океане такую же роль, как и циклоны и антициклоны в атмосфере и определяют "погоду" в океане. В течение трех десятилетий эти вихри исследовались как в натурных условиях, так и теоретически, включая численные эксперименты. Были проведены глобальные натурные эксперименты, в которых участвовали все ведущие страны Мира и в которых были задействованы практически все корабельные и приборные ресурсы этих стран. Эксперименты поставили ряд важных вопросов, касающихся физики океанских вихрей. Часть проблем было исследовано и объяснено рядом ведущих океанологов мира. Но остались необъясненными достаточно много явлений. В частности, поведение ядер этих образований, их взаимодействия и воздействия вихрей друг на друга, взаимодействия вихрей с течениями и проблемы выживаемости вихрей в неоднородных внешних течениях. Построены соответствующие теории. Ряд сопутствующих явлений, таких как рассеяние внутренних волн на ансамблях вихрей или других неоднородностей океана близких масштабов или же электромагнитные явления, связанные с течениями синоптического масштаба, также остались без внимания. В данной монографии излагаются решения именно таких проблем. Предлагаемая работа обобщает оригинальные научные публикации автора в ведущих научных отечественных и зарубежных журналах.

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.