Моделирование роста плоских снежных кристаллов в облаках с фрактальной структурой

Abstract

В данной работе предлагается универсальная модель к описанию процесса роста плоских снежных кристаллов круглой формы в облаках смешанного типа с фрактальной структурой. В качестве объекта исследования выбраны снежные кристаллы, так как они могут оказывать существенное влияние на погодные условия и климат Земли. В аналитическом виде найдено решение уравнения модели, в которой свойство фрактальности облачной среды учитывается через феноменологический параметр, определяющий интенсивность роста снежных кристаллов с применением аппарата дробного интегро-дифференцирования. Показано, что рост снежных кристаллов при сублимационном и коагуляционном механизмах роста в основном зависит не только от температуры и водности, но и от параметра фрактальности облачной среды. Представлены кривые роста снежного кристалла в зависимости от экспериментальных параметров фрактальности облачной среды в общем случае и при быстрой диффузии. Отмечено, что показатель фрактальности отвечает за интенсивность процесса, чем больше фрактальность, тем интенсивнее протекает процесс роста снежных кристаллов. Рассмотренная модель может быть использована при расчете роста снежных кристаллов учитывающая фрактальные параметры облачной среды.

Keywords

• снежный кристалл
• динамическая модель
• фрактальная среда
• водность облака
• snow crystal
• dynamic model
• fractal medium
• cloud water content
• snow crystal
• dynamic model
• fractal medium
• cloud water content