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. 2022. Т. 19. № 1. С. 267-276

Грозовая активность и вихревые структуры в атмосфере

Н.И. Ижовкина 1 , С.Н. Артеха 2 , Н.С. Ерохин 2 , Л.А. Михайловская 2 
1 Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН, Троицк, Москва, Россия
2 Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Одобрена к печати: 09.02.2022
DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-1-267-276
Ионизация аэрозоля в стратосфере и верхней тропосфере высыпающимися частицами космических лучей усиливает вихревую активность атмосферы. Важная роль аэрозольной примеси проявляется в генерации плазменных вихрей и накоплении вихрями энергии и массы в атмосфере при конденсации влаги. Вследствие каскадного характера процесса ионизации влияние космического излучения оказывается нелинейным. В плазменных неоднородностях стохастически возбуждаются апериодические электростатические возмущения, которые играют заметную роль в генезисе вихрей. Показано, что на процесс усиления вихревых структур в атмосфере влияют обратные связи. Проявление обратных связей стимулируется грозовой активностью. Электромагнитные волны, излучаемые грозовыми разрядами, вызывают высыпание частиц радиационных поясов Земли, в частности протонов внутреннего радиационного пояса с энергией порядка 100 МэВ. Ионизация аэрозолей в каскадах высыпающихся частиц способствует возбуждению плазменных МГД-механизмов в геомагнитном поле. При взаимодействии вихрей Россби с плазменными вихрями происходит усиление атмосферных вихревых структур с нарастанием градиентов давления. Грозовые разряды связаны с плазменными вихрями. С нарастанием грозовой активности пожары в сухих грозах усиливают накачку загрязнений в атмосферу. С повышением концентрации загрязнений увеличивается плазменная вихревая активность и связанная с нею грозовая активность.
Ключевые слова: атмосферные вихревые структуры, электростатические возмущения в плазменных неоднородностях, ячеистые структуры в молниевых разрядах, обратные связи
Полный текст

Список литературы:

  1. Авдюшин С. И., Данилов А. Д. Солнце, погода и климат: сегодняшний взгляд на проблему (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия. 2000. Т. 40. № 5. С. 3–14.
  2. Арумов Г. П., Бухарин А. В. Использование ненормализованных моментов для определения статистических параметров несферических частиц по их изображениям // Измерительная техника. 2017. № 11. C. 22–26. DOI: 10.32446/0368-1025it.2017-11-22-26.
  3. Бондур В. Г., Пулинец С. А., Ким Г. А. О роли вариаций галактических космических лучей в тропическом циклогенезе на примере урагана Катрина // Докл. Акад. наук. 2008. Т. 422. С. 244–249. DOI: 10.1134/S1028334X08070283.
  4. ЕрохинН. С., АртехаС. Н., Артеха Н. С. Резонансное туннелирование электромагнитных волн через градиентные барьеры в неоднородной плазме // Инженерная физика. 2019. № 8. С. 3–9. DOI: 10.25791/infizik.08.2019.806.
  5. Ижовкина Н. И. Плазменные вихри в ионосфере и атмосфере // Геомагнетизм и аэрономия. 2014. Т. 54. № 6. С. 817–828. DOI: 10.1134/S0016793214050077.
  6. Ижовкина Н. И., Артеха С. Н., Ерохин Н. С., Михайловская Л. А. Зимние циклоны в геомагнитной полярной шапке // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 4. С. 273–281. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-4-273-281.
  7. Ижовкина Н. И., Артеха С. Н., Ерохин Н. С., Михайловская Л. А. Атмосферные вихри в геомагнитной аномалии // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 2. С. 299–306. DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-2-299-306.
  8. Криволуцкий А. А., Репнев А. И. Воздействие космических энергичных частиц на атмосферу Земли (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия. 2012. Т. 52. № 6. С. 723–754. DOI: 10.1134/S0016793212060060.
  9. Логинов В. Ф. Влияние солнечной активности и других внешних факторов на климат Земли // Фундаментальная и прикладная климатология. 2015. Т. 1. С. 163–182.
  10. Моисеев С. С., Сагдеев Р. З., Тур А. В., Хоменко Г. А., Шукуров А. М. Физический механизм усиления вихревых возмущений в атмосфере // Докл. Акад. наук. 1983. Т. 273. № 3. Р. 549–553.
  11. Незлин М. В., Снежкин Е. Н. Вихри Россби и спиральные структуры: Астрофизика и физика плазмы в опытах на мелкой воде. М.: Наука, 1990. 237 с.
  12. Онищенко О. Г., Похотелов О. А., Астафьева Н. М. Генерация крупномасштабных вихрей и зональных ветров в атмосферах планет // Успехи физ. наук. 2008. Т. 178. № 6. С. 605–618. DOI: 10.3367/UFNr.0178.200806c.0605.
  13. Пудовкин М. И., Распопов О. М. Механизм влияния солнечной активности на состояние нижней атмосферы и метеорологические параметры (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия. 1992. Т. 32. № 5. С. 1–22.
  14. Синкевич О. А., Маслов С. А., Гусейн-заде Н. Г. Электрические разряды и их роль в генерации вихрей // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 2. С. 203–226. DOI: 10.7868/S0367292117020147.
  15. Шафранов В. Д. Электромагнитные волны в плазме // Вопросы теории плазмы. 1973. Т. 3. С. 3–141.
  16. Artekha S. N., Belyan A. V. On the role of electromagnetic phenomena in some atmospheric processes // Nonlinear Processes in Geophysics. 2013. V. 20. P. 293–304. DOI: 10.5194/npg-20-293-2013.
  17. Black R. A., Hallet J. Electrification of the Hurricane // J. Atmospheric Sciences. 1999. V. 56(12). P. 2004–2028. DOI: 10.1175/1520-0469(1999)056<2004:EOTH>2.0.CO;2.
  18. Fierro A. O., Shao X.-M., Hamlin T., Reisner J. M., Harlin J. Evolution of eyewall convective events as indicated by intracloud and cloud-to-ground lightning activity during the rapid intensification of hurricanes Rita and Katrina // Monthly Weather Review. 2011. V. 139(5). P. 1492–1504. DOI: 10.1175/2010MWR3532.1.
  19. Ginzburg A. S., Gubanova D. P., Minashkin V. M. Influence of natural and anthropogenic aerosols on global and regional climate // Russian J. General Chemistry. 2009. V. 79(9). P. 2062–2070. DOI: 10.1134/S1070363209090382.
  20. Izhovkina N. I., Artekha S. N., Erokhin N. S., Mikhailovskaya L. A. Interaction of atmospheric plasma vortices // Pure and Applied Geophysics. 2016. V. 173. No. 8. P. 2945–2957. DOI: 10.1007/s00024-016-1325-9.
  21. Izhovkina N. I., Arteha S. N., Erokhin N. S., Mikhailovskaya L. A. Aerosol. Plasma Vortices and Atmospheric Processes // Izvestiya, Atmospheric and Ocean Physics. 2018. V. 54. No. 11. P. 1513–1524. DOI: 10.1134/s0001433818110038.
  22. Izhovkina N. I., Arteha S. N., Erokhin N. S., Mikhailovskaya L. A. Electrostatic Disturbances of Aerosol Atmospheric Plasma: Beaded Lightning // Pure and Applied Geophysics. 2020. V. 177. No. 11. P. 5475–5482. DOI: 10.1007/s00024-020-02568-z.
  23. Kennel C. F., Petchek H. E. Limit on stably trapped particle fluxes // J. Geophysical Research. 1966. V. 71. No. 1. P. 1–28.
  24. Lohmann U., Feichter J. Global indirect aerosol effects: a review // Atmospheric Chemistry and Physics. 2005. V. 5. P. 715–737. DOI: 10.5194/acp-5-715-2005.
  25. Marshall T. C., Rust W. D. Electrical Structure and Updraft Speeds in Thunderstorms over the Southern Great Plains // J. Geophysical Research. 1995. V. 100. P. 1001–1015. DOI: 10.1029/94JD02607.
  26. Mironova I. A., Aplin K. L., Arnold F., Bazilevskaya G. A., Harrison R. G., Krivolutsky A. A., Nicoll A., Rozanov E. V., Turunen E., Usoskin I. G. Energetic particle influence on the Earth’s atmosphere // Space Science Reviews. 2015. V. 194. P. 1–96. DOI: 10.1007/s11214-015-0185-4.
  27. Pan L., Qie X., Wang D. Lightning activity and its relation to the intensity of typhoons over the Northwest Pacific Ocean // Advances in Atmospheric Sciences. 2014. V. 31. P. 581–592. DOI: 10.1007/s00376-013-3115-y.
  28. Price C., Asfur M., Yair Yo. Maximum hurricane intensity preceded by increase in lightning frequency // Nature Geoscience. 2009. V. 2:5. P. 329–332. DOI: 10.1038/NGEO477.
  29. Sato Y., Miyamoto Y., Tomita H. Large dependency of charge distribution in a tropical cyclone inner core upon aerosol number concentration // Progress in Earth and Planetary Science. 2019. V. 6. Art. No. 62. DOI: 10.1186/s40645-019-0309-7.
  30. Shumilov O. I., Vashenyuk E. V., Henriksen K. Quasi-drift effects of high-energy solar cosmic rays in the magnetosphere // J. Geophysical Research. 1993. V. 98. No. A10. P. 17423–17427. DOI: 10.1029/93JA01050.
  31. Winn W. P., Hunayday S. J., Aulich G. D. Electric Field at the Ground Tornado // J. Geophysical Research. 2000. V. 105. No. D15. P. 20145–20153. DOI: 10.1029/2000JD900215.
  32. Yuan T., Remer L. A., Pickering K. E., Yu H. Observational evidence of aerosol enhancement of lightning activity and convective invigoration // Geophysical Research Letters. 2011. V. 38. Iss. 4. DOI: 10.1029/2010GL046052.