Igor Kolokolov en Vladimir Lebedev, wetenschappelijke experts van de HSE Faculteit der Natuurkunde en het Landau Instituut voor Theoretische Fysica van de Russische Academie van Wetenschappen, hebben een analytische theorie ontwikkeld die de structuur van coherente wervels, gevormd door inverse cascades in 2-D turbulentie, verbindt met de statistische eigenschappen van hydrodynamische fluctuaties. Het blootleggen van deze link kan nuttig zijn bij het identificeren van de oorzaken van de specifieke kenmerken van atmosferische verschijnselen als cyclonen en anticyclonen. Hun onderzoek wordt gepresenteerd in een artikel gepubliceerd in de Journal of Fluid Mechanics .

Volgens Vladimir Lebedev, een van de auteurs van het artikel, 'Dit gaat over hoe orde uit chaos komt, ' opmerkend, 'we waren in staat om een ​​analytisch schema te genereren dat de resultaten verklaart van numerieke en laboratoriumexperimenten waarbij coherente vortexen (stabiele vortexformaties) worden waargenomen door vortexkarakteristieken te relateren aan de statistische eigenschappen van chaotische fluctuaties.'

Het artikel, 'Snelheidsstatistieken binnen coherente vortices gegenereerd door de inverse cascade van 2-D turbulentie', gepubliceerd in de Journal of Fluid Mechanics , presenteert een consistente analytische theorie die zowel de intensieve gemiddelde stroming in de wervels als de fluctuaties daarin beschrijft. Namelijk, het onderzoek geeft aan dat de wervels een universele structuur hebben:als er een interval is, de azimutsnelheid is niet afhankelijk van de afstand tot het centrum van de vortex. Statistische eigenschappen van de fluctuaties in het universele interval worden vastgesteld. Ze kunnen worden gebruikt, bijvoorbeeld, advectie en vermenging van verontreinigende stoffen in de turbulente stroming bepalen.

Kortom, de theorie helpt bij het verklaren van de uitkomsten van laboratoriumexperimenten en numerieke modellering van 2-D turbulentie waar eerder coherente wervels waren waargenomen. De wetenschappers merken op dat dit onderzoek niet afhankelijk is van semi-empirische formules, waarbij algemene conclusies worden getrokken over computationele en natuurlijke experimenten, maar eerder de correlaties afgeleid van de eerste principes. De resultaten van de analyse zijn waardevol vanwege hun voorspellende kracht, evenals inzicht in dergelijke verschijnselen.

Verder, het artikel presenteert de nieuwste resultaten van de inspanningen van de wetenschappers om coherente wervels in 2D-turbulentie te analyseren, waar de auteurs al meer dan tien jaar onderzoek naar doen.

Zoals zowel Kolokolov als Lebedev opmerken, ondanks het feit dat geofysica veel rijker is dan hydrodynamica van vloeistoffilms, er zijn redenen om grootschalige atmosferische fenomenen zoals cyclonen, anticyclonen en orkanen als samenhangende structuren die ontstaan ​​uit 'chaos'. Dit, beurtelings, verrijkt ons begrip van de wetten die de verschijning van dergelijke atmosferische verschijnselen beheersen. Verder, dit zou, op lange termijn, bieden ons zelfs mogelijkheden om de verschijnselen te beheersen.