Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 7. С. 24-31
Методы и алгоритмы восстановления характеристик атмосферных внутренних волн на основе спутниковых данных и результатов аэрологического зондирования
А.В. Скороходов
1 , К.В. Курьянович
1, 2 1 Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск, Россия
2 Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск
Одобрена к печати: 12.10.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-7-24-31
Предложены методы и алгоритмы восстановления характеристик атмосферных внутренних волн и их сигнатур на основе комплексного применения данных дистанционного зондирования Земли из космоса и результатов аэрологических измерений. При этом рассматриваются геометрические признаки облачных проявлений волновых процессов и непосредственно их физические параметры. Восстановление первых из них основано на использовании только спутниковых снимков, полученных в видимом диапазоне спектра. Приведены регионы с наибольшей повторяемостью атмосферных гравитационных и орографических волн. Представлено описание методов и алгоритмов расчёта характеристик волновых процессов, а также извлечения необходимой информации из тематической продукции спутниковой съёмки и данных аэрологического зондирования. Обсуждаются результаты восстановления параметров атмосферных внутренних волн на примере эпизода их наблюдения над побережьем Аравийского полуострова от 23.04.2009. Оценки радиусов кривизны квазипараллельных полос, скорости и направлений распространения волновых процессов позволяют уменьшить области поиска источников их возникновения. Предложены рекомендации по возможному использованию описанных методов и алгоритмов, а также их результатов для решения различных тематических задач. Изложены перспективные направления развития данной работы с учётом полученных результатов.
Ключевые слова: атмосферные внутренние волны, аэрологические измерения, геометрические характеристики, облачность, обработка изображений, спутниковые данные, физические параметры
Полный текстСписок литературы:
- Авиационные факторы риска: Программа обучения и подготовки ETR-№ 20 / Всемирная метеорологическая организация. Женева, 2007. 53 с.
- Астафуров В. Г., Курьянович К. В., Скороходов А. В. Методы автоматической классификации облачности по спутниковым снимкам MODIS // Исследование Земли из космоса. 2016. № 4. С. 35–45.
- Белоенко Е. В., Франковский Б. А. Сопряжения. Методические указания по теме «Сопряжения» для студентов всех специальностей. Томск: Изд-во ТПУ, 2011. 36 с.
- Госсард Э. Э., Хук У. К. Волны в атмосфере. М.: Мир, 1978. 532 с.
- Камардин А. П., Одинцов С. Л., Скороходов А. В. Идентификация внутренних гравитационных волн в атмосферном пограничном слое по данным содара // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 7. С. 812–818.
- Кашкин В. Б. Внутренние гравитационные волны в тропосфере // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 10. С. 908–916.
- Шнейдер В. Е., Слуцкий А. И., Шумов А. С. Краткий курс высшей математики: Учебное пособие для втузов. М.: Высшая шк., 1972. 640 с.
- Coleman T. A., Knupp K. R. The interactions of gravity waves with mesocyclones: preliminary observations and theory // Monthly weather review. 2008. V. 136. P. 4206–4219.
- Hines C. O. Gravity waves in the atmosphere // Nature. 1972. V. 239. P. 73–78.
- Lutzak P. A. A proposal for analyzing and forecasting loweratmospheric undular bores in the western Gulf of Mexico region // Weather and Forecasting. 2013. V. 28. P. 55–76.
- Madden R. A. Large-scale free Rossby waves in the atmosphere ― an update // Tellus. 2007. V. 59A. P. 571–590.
- Plougonven R., Zhang F. Internal gravity waves from atmospheric jets and fronts // Reviews of Geophysics. 2014. V. 52. P. 1–37.
- Rottman J. W., Simpson J. E. The formation of internal bores in the atmosphere: a laboratory model // Quarterly J. Royal Meteorological Society. 1989. V. 115. P. 941–963.
- Vasilyev P. A., Karpov I. V., Kshevetskii S. P. Modeling of the effect of internal gravity waves on upper atmospheric conditions during sudden stratospheric warming // Solar-Terrestrial Physics. 2016. V. 2. Iss. 3. P. 99–105.