Análise das Propriedades Fractais da Turbulência Atmosférica e as Aplicações Práticas

A turbulência atmosférica, reconhecida como um sistema caótico espaço-temporal essencial, pode ser caracterizada por suas propriedades fractais. As características das séries temporais de múltiplas ordens de dimensões fractais, juntamente com suas relações com parâmetros de estabilidade, são examinadas utilizando dados de uma estação de observação na Terra Areosa de Horqin para explorar como a variação diurna, o processo sinóptico e as condições de estratificação podem afetar as características fractais. Os resultados revelam que diferentes condições de estratificação podem perturbar o estado quase-tridimensional da turbulência atmosférica de maneiras diferentes dentro de diferentes escalas de movimento. Dois aspectos das aplicações práticas das dimensões fractais são explorados. Em primeiro lugar, as propriedades fractais podem ser empregadas para refinar relações de similaridade, oferecendo assim perspectivas para revelar mais informações e expandir o escopo de aplicação das teorias de similaridade. Em segundo lugar, utilizando diferentes ordens de dimensões fractais, um algoritmo sistemático é desenvolvido. Este algoritmo distingue e elimina os movimentos não turbulentos dos dados de observação, que apresentam características de mudanças lentas e resultam em uma superestimação universal dos fluxos turbulentos. Esta superestimação correlaciona positivamente com a frequência de limite entre movimentos turbulentos e não turbulentos. A avaliação desses dois aspectos das aplicações confirma que as propriedades fractais têm potencial para estudos práticos sobre turbulência atmosférica.