Igor Kolokolov och Vladimir Lebedev, vetenskapliga experter från HSE:s fakultet för fysik och Landau Institute for Theoretical Physics of Russian Academy of Sciences, har utvecklat en analytisk teori som binder strukturen för koherenta virvlar som bildas på grund av inversa kaskader i 2-D turbulens med de statistiska egenskaperna hos hydrodynamiska fluktuationer. Att avslöja denna länk kan vara användbart för att identifiera orsakerna till de speciella egenskaperna hos sådana atmosfäriska fenomen som cykloner och anticykloner. Deras forskning presenteras i en artikel publicerad i Journal of Fluid Mechanics .

Enligt Vladimir Lebedev, en av artikelns författare, 'Det här handlar om hur ordning kommer ur kaos, 'noterar, 'vi kunde generera ett analytiskt schema som förklarar resultaten från numeriska och laboratorieexperiment där koherenta virvlar (stabila virvelformationer) observeras genom att relatera virvelkarakteristika till de statistiska egenskaperna hos kaotiska fluktuationer.'

Artikeln, 'Velocity Statistics Inside Coherent Vortices Generated by the Inverse Cascade of 2-D Turbulence', publicerad i Journal of Fluid Mechanics , presenterar en konsekvent analytisk teori som beskriver både det intensiva medelflödet inuti virvlarna och fluktuationerna däri. Nämligen, forskningen visar att virvlarna har en universell struktur:När det finns ett intervall, azimuthastigheten beror inte på avståndet från virvelcentrum. Statistiska egenskaper hos fluktuationerna i det universella intervallet fastställs. De kan användas, till exempel, för att bestämma förflyttning och blandning av föroreningar i det turbulenta flödet.

Kortfattat, teorin hjälper till att förklara resultaten av laboratorieexperiment och numerisk modellering av 2-D turbulens där koherenta virvlar tidigare observerats. Forskarna noterar att denna forskning inte bygger på semipiriska formler, varigenom allmänna slutsatser görs om beräknings- och naturliga experiment, utan snarare korrelationer som härrör från första principer. Resultaten av analysen är värdefulla på grund av deras förutsägbarhet, liksom insikt i sådana fenomen.

Vidare, artikeln presenterar de senaste resultaten av forskarnas ansträngningar att analysera koherenta virvlar i 2-D turbulens, som författarna har undersökt i mer än ett decennium.

Som både Kolokolov och Lebedev noterar, trots att geofysiken är mycket rikare än vätskefilmhydrodynamik, det finns skäl att överväga storskaliga atmosfäriska fenomen som cykloner, anticykloner och orkaner som sammanhängande strukturer som uppstår ur 'kaos'. Detta, i tur och ordning, berikar vår förståelse av lagarna som styr utseendet på sådana atmosfäriska fenomen. Vidare, detta kan, på lång sikt, till och med erbjuda oss möjligheter att hantera fenomenen.