Архив публикаций

Тезисы

XIV-ая конференция

Моделирование процессов структурирования и трансформации случайных образований поверхности под влиянием ветра

Малиновская Е.А., Каплан Л.Г., Малиновская Т.Б.¹

г. Ставрополь, ул. Пушкина, 1, Ставропольский гос. университет, кафедра теоретической физики

¹г. Ставрополь, ул. Лопатина, 23

1  стр.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРИРОВАНИЯ И ТРАНСФОРМАЦИИ СЛУЧАЙНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ВЕТРА

Малиновская Е.А., Каплан Л.Г.1, Малиновская Т.Б.2

Ставропольский государственный университет, Россия, 355009, г. Ставрополь, ул.Пушкина, 1, 8(8652)35-32-73, elen_am@inbox.ru

1Ставропольский государственный университет, Россия, 355009, г. Ставрополь, ул.Пушкина, 1, 8(8652)35-32-73, l_kaplan@mail.ru

2Экологический конгресс Ставрополья, Россия, 355018, г. Ставрополь, ул.Лопатина, 23, 8(8652)34-72-43, ecsakeb@mail.ru

Динамика взаимодействия атмосферы с граничным слоем почвы слабо изучена. Структурирование поверхности под влиянием ветра не объяснимо с позиции существующих полуэмпирических моделей. Нами рассмотрен механизм отрыва частиц, в соответствии с которым наблюдается неоднородность распределения числа областей, в которых проявляется устойчивость к внешним воздействиям ветра и предложена модель формирования структур поверхности, а также построена система уравнений, описывающих различные изменения структур (их трансформацию и основные закономерности) при конкретных условиях. Формирование такой структуры рассматривалось как локальный процесс. Показано, что различие в скоростях области подветренной и наветренной сторон структуры растягивает структуру при ее движении, что приводит росту. Также структура растягивается вдоль направляющей, перпендикулярной направлению движения ветра благодаря разности скоростей движения воздушных потоков на разной высоте. Такое растяжение наиболее активно в моменты лавинообразного осыпания с подветренной стороны. Оказывается, что скорость движения дюны, имеющей форму с граничной кривой в форме синусоиды в плоскости сечения по направлению ветра, при постоянном однонаправленном ветре со скоростью 5 м/с при ее высоте 1 м имеет скорость около 1 м/год, а при высоте 7 м – 14 см/год.

На основе предложенных механизмов взаимодействия атмосферы с граничным слоем поверхности с учетом трех факторов: скорости ветра, влажности воздуха и типа почвы, реализована в программном коде на языке Pascal в среде Delphi программа, которая составляет основу дальнейшей имитационной модели. Численными экспериментами показано, что при скорости ветра 5 м/с и силе сцепления между частицами 10-8 Н через 1 час 24 мин формируется структурный элемент с высотой 0,2 см и длиной около 1,2 см. При этом угол наклона наветренной стороны составляет 12 градусов, угол наклона подветренной стороны 60 градусов. Характерные формы поверхности, полученные в численных экспериментах соответствуют реальным, наблюдаемым в природе.