РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТУРБУЛЕНТНОГО ПРИЗЕМНОГО СЛОЯ
Аннотация
Представлены результаты математического моделирования электродинамической структуры турбулентного приземного слоя атмосферы. Использована модель стационар- ного турбулентного электродного эффекта, действующего вблизи поверхности земли. Анализ уравнений методами теории подобия позволил сделать ряд обоснованных физиче- ских допущений, позволивших получить аналитические решения. Получены аналитические формулы для расчетов профилей концентраций легких ионов (аэроионов), плотности объ- емного электрического заряда и напряженности электрического поля в турбулентном электродном слое. В результате математического моделирования исследованы зависимо- сти распределения электрических характеристик приземного слоя от значений электриче- ского поля, степени турбулентного перемешивания и аэрозольного загрязнения атмосфе- ры. Показано, что параметр электродного эффекта (отношение значений напряжённости электрического поля на поверхности земли и на верхней границе электродного слоя) прак- тически не зависит от атмосферных условий, тогда как высота электродного слоя и, со- ответственно, масштаб распределения электрических характеристик приземного слоя меняются в значительной степени. Усиление турбулентного перемешивания в приземном слое приводит к увеличению высоты электродного слоя и, как следствие, масштабов рас- пределения его параметров. Усиление электрического поля или загрязнение воздуха аэро- зольными частицами достаточной концентрации приводит к уменьшению его высоты. Увеличение концентрации аэрозольных частиц в атмосфере уменьшает значения плотно- сти электрического заряда у поверхности земли. Теоретические расчеты хорошо согласу- ются с экспериментальными данными и результатами численного моделирования элек- трической структуры приземного слоя. Полученные в работе аналитические формулы для расчетов электрических характеристик приземного слоя и результаты вычислений могут быть полезны при решении ряда прикладных задач геофизики, в частности для мониторин- га электрического состояния атмосферы.
