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. 2019. Т. 16. № 5. С. 301-309

Восстановление параметров приводного пограничного слоя в тропическом циклоне по данным падающих GPS-зондов

О.С. Ермакова 1, 2 , Д.А. Сергеев 1, 2 , Г.Н. Баландина 1 , Н.С. Русаков 1, 2 , Е.И. Поплавский 1, 2 , Ю.И. Троицкая 1 
1 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
2 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
Одобрена к печати: 08.08.2019
DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-5-301-309
Работа посвящена определению параметров атмосферного пограничного слоя в ураганах по результатам натурных измерений профилей скорости ветра, полученным с падающих GPS-зондов NOAA. Были проанализированы натурные измерения, сделанные зондами для ураганов, зарегистрированных в Атлантическом бассейне, в период с 2003–2017 гг. В ходе проведённых исследований был выбран статистический ансамбль, по которому производилось осреднение данных с зондов. В результате с учётом предположения о радиальной симметрии урагана были получены средние профили скорости ветра. При этом параметры ветрового пограничного слоя (параметр шероховатости и динамическая скорость) были восстановлены с использованием свойства автомодельности дефекта скорости в пограничном слое, включающем слой постоянных потоков, переходящий в его «следную» часть. Данный подход даёт возможность восстанавливать параметры слоя постоянных потоков по измерениям в следной части. Главное преимущество предлагаемого метода обусловлено тем, что он позволяет использовать измерения профиля скорости ветра, полученные на большом расстоянии от поверхности океана, где количество данных, измеренных с помощью падающих GPS-зондов, значительно больше, чем вблизи поверхности. При этом оказываются меньше погрешности измерений и улучшается статистика.
Ключевые слова: пограничные слои атмосферы и океана, скорость ветра, касательное турбулентное напряжение ветра, GPS-зонд, микроволновое зондирование, шторм, ураган
Полный текст

Список литературы:

  1. Кандауров А. А., Троицкая Ю. И., Сергеев Д. А., Вдовин М. И., Байдаков Г. А. Среднее поле скорости воздушного потока над поверхностью воды при лабораторном моделировании штормовых и ураганных условий в океане // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50. № 4. С. 455–467.
  2. Bell M. M., Montgomery M. T., Emanuel K. A. Air-Sea Enthalpy and Momentum Exchange at Major Hurricane Wind Speeds Observed during CBLAST // J. Atmospheric Science. 2012. V. 69. P. 3197–3222.
  3. Emanuel K. A. An Air-Sea Interaction Theory for Tropical Cyclones. Part I: Steady-State Maintenance // J. Atmospheric Sciences. 1986. V. 43. P. 585–604.
  4. Hinze J. O. Turbulence: An Introduction to its Mechanism and Theory. N. Y.: McGraw-Hill, 1959. P. 586.
  5. Holthuijsen L. H., Powell M. D., Pietrzak J. D. Wind and waves in extreme hurricanes // J. Geophysical Research: Ocean. 2012. V. 117. Iss. C9. Article id. C09003. 15 p.
  6. Jarosz E., Mitchell D. A., Wang D. W., Teague W. J. Bottom-Up Determination of Air-Sea Momentum Exchange Under a Major Tropical Cyclone // Science. 2007. V. 315. P. 1707–1709.
  7. Jones W. L., Schroeder L. C. Radar Backscatter from the Ocean: Dependence on Surface Friction Velocity // Boundary-Layer Meteorology. 1978. V. 13. No. 1–4. P. 133–149.
  8. Liu W. T., Xie X. Sea surface wind/stress vector // Encyclopedia of Remote Sensing. N. Y.: Springer, 2014. P. 759–767. DOI: 10.1007/978-0-387-36699-9.
  9. Liu W. T., Tang W. Relating wind and stress under tropical cyclones with scatterometer // J. Atmospheric and Oceanic Technology. 2016. P. 1151–1158. URL: https://doi.org/10.1175/JTECH-D-16-0047.1.
  10. Makin V. K., Kudryavtsev V. N., Mastenbroek C. Drag of the sea surface // Boundary-Layer Meteorology. 1995. V. 73. P. 159–182.
  11. Powell M. D., Vickery P. J., Reinhold T. A. Reduced drag coefficient for high wind speeds in tropical cyclones // Nature. 2003. V. 422. P. 279–283.
  12. Richter D. H., Bohac R., Stern D. P. An assessment of the flux profile method for determining Air–Sea momentum and enthalpy fluxes from dropsonde data in tropical cyclones // J. Atmospheric Sciences. 2016. V. 73(7). P. 2665–2682.
  13. Troitskaya Yu. I., Sergeev D. A., Kandaurov A. A., Baidakov G. A., Vdovin M. A., Kazakov V. I. Laboratory and theoretical modeling of air‐sea momentum transfer under severe wind conditions // J. Geophysical Research: Oceans. 2012. V. 117. C00J21.
  14. Troitskaya Y., Abramov V., Baidakov G., Ermakova O., Zuikova E., Sergeev D., Ermoshkin A., Kazakov V., Kandaurov A., Rusakov N., Poplavsky E., Vdovin M. Cross-Polarization GMF for High Wind Speed and Surface Stress Retrieval // J. Geophysical Research: Oceans. 2018. V. 123. No. 8. P. 5842–5845.
  15. Weissman D. E., Davidson K. L., Brown R. A., Friehe C. A., Li F. The relationship between the microwave radar cross section and both wind speed and stress: model function studies using frontal air-sea interaction experiment Data // J. Geophysical Research. 1994. V. 99(C5). P. 10087–10108.