Analyse der fraktalen Eigenschaften von atmosphärischer Turbulenz und deren praktische Anwendungen

Atmosphärische Turbulenz, die als ein typisches Raum-Zeit-chaotisches System erkannt wird, kann durch ihre fraktalen Eigenschaften charakterisiert werden. Die Merkmale der Zeitreihen verschiedener Ordnungen fraktaler Dimensionen sowie deren Beziehungen zu Stabilitätsparametern werden mithilfe von Daten von einer Beobachtungsstation im Horqin Sandland untersucht, um zu erforschen, wie die täglichen Variationen, synoptischen Prozesse und Schichtungsbedingungen die fraktalen Merkmale beeinflussen können. Die Ergebnisse zeigen, dass unterschiedliche Schichtungsbedingungen den quasi-dreidimensionalen Zustand der atmosphärischen Turbulenz in unterschiedlicher Weise innerhalb verschiedener Bewegungsskalenn stören können. Zwei Aspekte der praktischen Anwendungen fraktaler Dimensionen werden untersucht. Erstens können fraktale Eigenschaften zur Verfeinerung von Ähnlichkeitsbeziehungen eingesetzt werden, wodurch Perspektiven für die Offenbarung weiterer Informationen und die Erweiterung des Anwendungsbereichs der Ähnlichkeitstheorien geboten werden. Zweitens wird unter Verwendung verschiedener Ordnungen fraktaler Dimensionen ein systematischer Algorithmus entwickelt. Dieser Algorithmus unterscheidet und eliminiert nicht-turbulente Bewegungen aus den Beobachtungsdaten, die langsame Änderungsmerkmale aufweisen und zu einer universellen Überschätzung turbulenter Flüsse führen. Diese Überschätzung korreliert positiv mit der Grenzfrequenz zwischen turbulenten und nicht-turbulenten Bewegungen. Die Bewertung dieser beiden Anwendungsaspekte bestätigt, dass fraktale Eigenschaften vielversprechend für praktische Studien zur atmosphärischen Turbulenz sind.