Архив
Том 20, 2023
Том 19, 2022
Том 18, 2021
Том 17, 2020
Том 16, 2019 г.
Том 15, 2018 г.
Том 14, 2017 г.
Том 13, 2016 г.
Том 12, 2015 г.
Том 11, 2014 г.
Том 10, 2013 г.
Том 9, 2012 г.
Том 8, 2011 г.
Том 7, 2010 г.
Выпуск 6, 2009 г.
Выпуск 5, 2008 г.
Выпуск 4, 2007 г.
Выпуск 3, 2006 г.
Выпуск 2, 2005 г.
Выпуск 1, 2004 г.
Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 5. С. 19-25

Моделирование прохождения крупномасштабных ВГВ из тропосферы в ионосферу

А.И. Суслов 1 , Н.С. Ерохин 2, 1 , Л.А. Михайловская 2 , С.Н. Артеха 2 , А.А. Гусев 2 
1 Российский университет дружбы народов, Москва, Россия
2 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 08.07.2017
DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-5-19-25
На основе двумерных численных расчетов траекторий внутренних гравитационных волн (ВГВ) рассмотрено распространение ВГВ в неоднородной по вертикали атмосфере с тропосферных высот в ионосферу при наличии зональных потоков с учетом их неоднородности по высоте. В тропосфере внутренние гравитационные волны могут возбуждаться при развитии процессов типа крупномасштабных вихрей, землетрясений и других. Для ряда данных по высотным профилям частоты Вяйсяля–Брента и высотному профилю скорости зонального потока в атмосфере выполнен анализ возможности прохождения мелкомасштабных и среднемасштабных внутренних гравитационных волн из тропосферы в ионосферу на высоту более 80 км. Согласно численным расчетам, в зависимости от параметров ВГВ и зонального потока в атмосфере возможны различные варианты распространения ВГВ в вертикально неоднородной системе тропосфера-ионосфера. В частности, подтверждается ранее сделанный вывод, что при наличии в атмосфере критических слоев или слоев вертикального отражения прохождение ВГВ в ионосферу невозможно. При наличии критического слоя внутренняя гравитационная волна, распространяясь к нему снизу, сильно замедляется, вертикальная компонента волнового вектора сильно увеличивается и ВГВ около критического слоя распространяется практически горизонтально. Причем за счет большого возрастания вязкости она реально полностью поглощается на высоте критического слоя. В зависимости от исходных параметров системы возможна ситуация, когда на некоторой высоте возникает слой горизонтального отражения и ВГВ отражается (распространяясь при этом наверх) назад — к источнику ее возбуждения. Затем выше может возникнуть слой вертикального отражения, и волна, распространяясь от него вниз, вновь подходит к слою горизонтального отражения. После отражения в нем ВГВ возвращается к источнику уже с другой стороны. Согласно проведенным численным расчетам динамики ВГВ, горизонтальное смещение пакета ВГВ при распространении из тропосферы в ионосферу может быть большим (в зависимости от выбора исходных параметров задачи, высотных профилей зонального потока, частоты Вяйсяля-Брента) и может составлять тысячи километров. Следовательно, в условиях реализации прохождения ВГВ из тропосферы на ионосферные высоты предвестники кризисных событий в ионосфере (включая возмущения плазмы) могут наблюдаться спутниковой аппаратурой на больших расстояниях по горизонтали от источника генерации внутренних гравитационных волн. Это обстоятельство следует учитывать при анализе и интерпретации экспериментальных данных по связи ионосферных возмущений с кризисными событиями, например, землетрясениями, тропическими циклонами и др.
Ключевые слова: внутренние гравитационные волны, тропосфера, частота Вяйсяля-Брента, зональный поток, критический слой, предвестники, ионосфера
Полный текст

Список литературы:

  1. Абурджаниа Г.Д. Самоорганизация акустико-гравитационных вихрей в ионосфере перед землетрясением // Физика плазмы. 1996. Т. 22. № 10. С. 954–959.
  2. Госсард Э.Э., Хук У.К. Волны в атмосфере. М.: Мир, 1978. 532 с.
  3. Ерохин Н.С., Шалимов С.Л. Ионосферные эффекты, инициированные интенсивными атмосферными вихрями // Международ. конф. МСС-04 «Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность»: сб. тр. М.: Рохос, 2004. С. 426–434.
  4. Ерохин Н.С., Михайловская Л.А., Шалимов С.Л. Прохождение крупномасштабных внутренних гравитационных волн через ветровые структуры в нижней и средней атмосфере на ионосферные высоты // Геофизические исследования. 2007. Вып. 7. С. 53–64.
  5. Ерохин Н.С., Некрасов А.К., Шалимов С.Л. Коллапс внутренних гравитационных волн в двумерно-неоднородной атмосфере Ч. 1 // Геомагнетизм и аэрономия. 1994. Т. 34. № 6. С. 150–160.
  6. Иванов Ю.А., Морозов Е.Г. Деформация внутренних гравитационных волн потоком с горизонтальным сдвигом скорости // Океанология. 1974. Т. 14. № 3. С. 135–141.
  7. Липеровский В.А., Похотелов О.А., Шалимов С.Л. Ионосферные предвестники землетрясений. М.: Наука, 1992. 304 с.
  8. Миропольский Ю.З. Динамика внутренних гравитационных волн в океане. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 302 с.
  9. Перцев Н.Н., Шалимов С.Л. Генерация атмосферных гравитационных волн в сейсмически активном регионе и их влияние на ионосферу // Геомагнетизм и аэрономия. 1996. Т. 36. № 2. С. 111–118.
  10. Степанянц Ю.А., Фабрикант А.Л. Распространение волн в сдвиговых гидродинамических течениях // Успехи физ. наук. 1989. Т. 159. Вып. 1. С. 83–123.
  11. Черный И.В., Чернявский Г.М., Успенский А.Б., Пегасов В.М. СВЧ-радиометр МТВЗА спутника «Метеор-3М» № 1: Предварительные результаты летных испытаний // Исследование Земли из космоса. 2003. № 6. С. 35–48.
  12. Buhler O., McIntyre M.E. On Shear-Generated Gravity Waves that Reach the Mesosphere. Part I: Wave Generation // J. Atmospheric Sciences. 1999. Vol. 56. P. 3749–3763.
  13. Dhaka S.K., Murthy B.V.K., Nagpal O.P., Raghava Rao R., Sasi M.N., Sundaresan S. A study of equatorial waves in the Indian zone // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 1995. Vol. 57, No. 11. P. 1189–1202.
  14. Kaladze T.D., Pokhotelov O.A., Shah H.A., Khan M.I., Stenflo L. Acoustic-gravity waves in the Earth’s ionosphere // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2008. Vol. 70. P. 1607–1616.
  15. Medvedev A.S., Gavrilov N.M. The nonlinear mechanism of gravity waves generation by meteorological motions in the atmosphere // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 1995. Vol. 57. No. 11. P. 1221–1231.
  16. Turek R.S., Miller K.L., Roper R.G., Brosnahan J.W. Mesospheric wind studies during AIDA Act’89: morphology and comparison of various techniques // J. Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 1995. Vol. 57. No. 11. P. 1321-1344.