Архив
Том 21, 2024
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. 2021. Т. 18. № 2. С. 205-215

О восстановлении динамических параметров пограничного слоя атмосферы на основе измерений радиометра SFMR и GPS-зондов NOAA в ураганных условиях

Е.И. Поплавский 1 , Н.С. Русаков 1 , О.С. Ермакова 1 , Г.Н. Баландина 1 , Д.А. Сергеев 1 , Ю.И. Троицкая 1 
1 Институт прикладной физики РАН, Нижний Новгород, Россия
Одобрена к печати: 27.11.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-2-205-215
Обсуждается возможность восстановления динамических параметров (скорости приводного ветра, динамической скорости и параметра шероховатости или связанного с ним коэффициента аэродинамического сопротивления) пограничного атмосферного слоя в урагане на основе натурных измерений профилей скорости ветра с помощью падающих GPS-зондов и совмещённых с ними данных с многоканального микроволнового радиометра (англ. Stepped-Frequency Microwave Radiometer — SFMR), размещённого на самолётах. Для определения параметров атмосферного пограничного слоя по данным GPS-зондов был использован алгоритм, основанный на учёте автомодельности профиля скорости в пограничном слое атмосферы, ранее предложенный и успешно апробированный при восстановлении параметров пристеночных течений в лабораторных установках. Предварительные результаты обработки данных показали, что при скоростях приводного ветра, превышающих 35 м/с, происходит насыщение динамической скорости и соответственное убывание коэффициента сопротивления поверхности. На основе сопоставления измеренных динамических параметров и излучательной способности поверхности предложены эмпирические формулы, которые учитывают обнаруженные свойства динамических параметров атмосферного пограничного слоя и потенциально могут быть использованы для дистанционного восстановления параметров пограничного слоя.
Ключевые слова: ураган, микроволновое дистанционное зондирование, пограничные слои атмосферы и океана, динамическая скорость ветра, касательное турбулентное напряжение ветра, радиометр, излучательная способность
Полный текст

Список литературы:

  1. 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 Sciences. 2012. V. 69. P. 3197–3222.
  2. Bender M. A., Ginis I. Real-Case Simulations of Hurricane–Ocean Interaction Using A High-Resolution Coupled Model: Effects on Hurricane Intensity // Monthly Weather Review. 2000. V. 128. Iss. 4. P. 917–946.
  3. Ermakova O. S., Sergeev D. A., Rusakov N. S., Poplavsky E. I., Balandina G. N. Troitskaya Yu. I. Toward the GMF for Wind Speed and Surface Stress Retrieval in Hurricanes Based on the Collocated GPS-Dropsonde and Remote Sensing Data // IEEE J. Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing. 2020. V. 13. P. 4803–4808.
  4. Foreman R. J., Emeis S. Revisiting the definition of the drag coefficient in the marine atmospheric boundary layer // J. Physical Oceanography. 2010. V. 40. P. 2325–2332.
  5. Franklin J. L., Black M. L., Valde K. GPS dropwindsonde wind profiles in hurricanes and their operational implications // Weather Forecasting. 2003. V. 18. P. 32–44.
  6. Golbraikh E., Shtemler Y. M. Foam input into the drag coefficient in hurricane conditions // Dynamics of Atmospheres and Oceans. 2016. V. 73. P. 1–9.
  7. Hinze J. O. Turbulence: An Introduction to its Mechanism and Theory. N. Y.: McGraw-Hill, 1959. 586 p.
  8. Holthuijsen L. H., Powell M. D., Pietrzak J. D. Wind and waves in extreme hurricanes // J. Geophysical Research: Ocean. 2012. V. 117. Art. No. C09003.
  9. 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.
  10. Kandaurov A. A., Troitskaya Yu. I., Sergeev D. A., Vdovin M. I., Baidakov G. A. Average velocity field in the air flow over the water surface in laboratory study of the hurricane conditions // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2014. V. 50. P. 399–410.
  11. Kudryavtsev V. N., Makin V. K. Aerodynamic roughness of the sea surface at high winds // Boundary-Layer Meteorology. 2007. V. 125. P. 289–303.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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. Art. No. C00J21.
  15. Troitskaya Yu., Druzhinin O., Kozlov D., ZilitinkevichS. “Bag-breakup” spume droplet generation mechanism at hurricane wind. Part II. Contribution to momentum and enthalpy transfer. // J. Physical Oceanography. 2018. V. 48. Iss. 9. P. 2189–2207.
  16. Troitskaya Yu., Sergeev D., Kandaurov A., Vdovin M., Zilitinkevich S. The Effect of Foam on Waves and the Aerodynamic Roughness of the Water Surface at High Winds // J. Physical Oceanography. 2019. V. 49. P. 959–981.
  17. Uhlhorn E. W., Black P. G. Verification of remotely sensed sea surface winds in hurricanes // J. Atmospheric and Oceanic Technology. 2003. V. 20. P. 99–116.
  18. Uhlhorn E. W., Black P. G., Franklin J. L., Goodberlet M., Carswell J., Goldstein A. S. Hurricane surface wind measurements from an operational Stepped Frequency Microwave Radiometer // Monthly Weather Review. 2007. V. 135. P. 3070–3085.