Турбулентная диффузия в атмосфере и на поверхности океана

"Турбулентная диффузия в атмосфере и на поверхности океана, с учетом молекулярной
вязкости"
Широко распространено мнение, что потенциальное растекание примеси не должно
чувствовать ветровые поверхностные волны, потому что в каждой такой волне частицы
жидкости выполняют в линейном приближении чисто круговые движения. Поэтому
необходимо учитывать некоторые нелинейные эффекты подобные стоксовскому дрейфу.
Но дрейф определяется передачей момента импульса от ветра, который более или менее
однороден на синоптических масштабах, т.е. порядка 1000 км. Следовательно при дрейфе
пятно примеси переносится как целое и надо искать что-то еще чтобы нарушалась чистая
потенциальность волн. Автор получил совет заглянуть в монографию Лэмба; Лэмб 1932
г., первое издание, которого было в 1890 году. Действительно в параграфе 349 было
представлено решение для поверхностных волн с вязкостью, которое учитывает
завихренность в поверхностном слое глубиной порядка 1 мм. Тщательное рассмотрение
уравнения Лэмба показывает малость параметра, связанного с этой составляющей
1/2
 1/2  k  /   ~  104  , где   106 m 2s -1 кинематическая вязкость воды, k ,  волновое число и частота волны. Собственно, присутствует вихревых движений в
поверхностном слое и является причиной горизонтальных движений жидкой частицы
через волновое поле. Знание формы волнового спектра и его эволюции вместе с возрастом
волны позволяет оценить структурную функцию горизонтальной скорости или
среднеквадратичную разность скоростей, которые входят в коэффициент турбулентной
диффузии Тэйлора 1915:
K  r   a1r  D  r  
1/ 2
.
Это позволяет объяснить результаты Ричардсона и Стоммела 1948, в которых Стоммелом
было найдено, что при малых расстояниях
r  100 m K  r  ~ r 4/3 , также как и в
атмосфере. На больших расстояниях до 1000 км K  r  ~ r1.15 и время растет, как t 2.34
Окубо, 1971. Наш подход объясняет все эти старые результаты и придает им физический
смысл, в котором вязкость играет главную роль.