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. 2008. В.5. Т.1. С. 506-514

Структура и эволюция цепочек вихрей синоптического масштаба, формирующихся в зональном ветре в атмосфере Земли

О.Г. Онищенко , Н.М. Астафьева 
Институт космических исследований РАН, 117997 Москва, ул. Профсоюзная, 84/32
Согласно современным представлениям (Ritchie and Holland, Mon.Wea.Rev., 1999, 127, 2027), основан-
ным на спутниковых наблюдениях, существует тесная связь тропического циклогенеза с крупномасштаб-
ной динамикой атмосферы: структурой и устойчивостью крупномасштабных атмосферных движений, ха-
рактерных для тропических широт. Это существующие области с сильным муссонным ветром с неоднород-
ным профилем скорости, муссонные ветры разного направления и генерация волн (вихрей) Россби крупно-
масштабными зональными ветрами. Часто, на начальной стадии формирования тропических циклонов на-
блюдается не уединенный вихрь, а цепочка вихрей синоптического масштаба с чередующимся циклониче-
ским и антициклоническим направлением циркуляции.
В настоящей работе представлены результаты теоретического исследования вихревых цепочек,
эволюционирующих в неоднородном зональном ветре, и интерпретация данных спутникового мони-
торинга атмосферы многоканальными СВЧ-радиометрами SSM/I в рамках программы DMSP. Ис-
пользуется электронная коллекция глобальных радиотепловых полей Global-Field, сформированная в
ИКИ РАН. Теоретически исследуется устойчивость вихрей в зональном потоке, а также влияние па-
раметров зонального ветра на характерные масштабы вихрей и их периодическую структуру. Полу-
ченные результаты используются для интерпретации спутниковых данных: цепочек вихрей в следах
тропических тайфунов, наблюдавшихся над акваториями Тихого и Атлантического океанов. Основ-
ное внимание уделяется северо-западной части Тихого океана, являющейся областью наиболее ин-
тенсивного тропического циклогенеза. Здесь формируется 40% всех тропических циклонов. Из них
около 80% формируется в области ВЗК (внутритропической зоне конвергенции), где крупномас-
штабное сходящееся течение и тепло океана способствуют генерации возмущений синоптического
масштаба.
Работа выполнена при поддержке проектов РФФИ 06-05-64276, 07-05-00774 и программы № 16 РАН.
Полный текст

Список литературы:

  1. Кибель И.А. Приложение к метеорологии уравнений бароклинной жидкости // Изв. АН СССР. Сер. география и геофизика, 1940. № 5. С. 627-638.
  2. Обухов А.М. К вопросу о геострофическом ветре // Изв. АН СССР. Сер. география и гео- физика, 1949. Т. 13. С. 281.
  3. Монин А.С. Гидродинамическая теория краткосрочных прогнозов погоды // УФН, 1968. Т. 96. С. 327-367.
  4. Лоренц Э.Н. Природа и теория общей циркуляции атмосферы. Л.: Гидромет, 1970.
  5. Голицын Г.С. Введение в динамику планетарных атмосфер. Л.: Гидрометеоиздат, 1973.
  6. Обухов А.М., Голицын Г.С., Должанский Ф.В. Некоторые проблемы современной физики атмосферы. М.: Наука, 1981. 94 с.
  7. Педлоски Дж. Геофизическая гидродинамика. М.: Мир, 1984. Т. 1. Гл. 3.
  8. Петвиашвили В.И., Похотелов О.А. Уединенные вихри в плазме и атмосфере. М.: Энер- гоатомиздат, 1989. 200 с.
  9. Незлин М.В. Солитоны Россби // УФН, 1986. Т. 150. С. 3-58.
  10. Незлин М.В., Снежкин Е.Н. Вихри Россби и спиральные структуры. М.: Наука. 1990.
  11. Монин А.С., Кошляков М.Н. Синоптические вихри, или волны Россби, в океане // Нели- нейные волны. Под ред. А.В. Гапонова-Грехова. М.: Наука, 1979. с. 258 - 291.
  12. Монин А.С., Жихарев Г.М. Океанские вихри // УФН, 1990. Т. 160. С. 1-47.
  13. Должанский Ф.В., Крымов В.А., Манин Д.Ю. УФН, 1990. Т. 16 01.
  14. Rossby C.-G. Relation between variations in the intensity of the zonal circulation of the atmosphere and the semi-permanent centers of action // J. Marine Res. 1939. V. 2. P. 38-55.
  15. Rossby C.-G. Planetary flow patterns in the atmosphere // Quart. J. Roy. Met. Soc. 1940. V. 66. P. 68-87.
  16. Galperin B., Sukoriansky S., Diakovskaya N. et al. Anisotropic turbulence and zonal jets in rotating flows with a β -effect // Nonlin. Proc. Geophys. 2006. V. 13. P. 83-98.
  17. Busse F.H. Convection-driven zonal flows and vortices // Chaos. 1994. V. 4. P. 123.
  18. Yano J. et all. Origins of atmospheric zonal winds // Nature. 2003. V. 421. P. 36-61.
  19. Aubert J., Brito D., Cardin P. et al. A systematic experimental study of spherical shell rotating convection in water and liquid gallium // Phys. Earth Planet. Int. 2001. V. 128. P. 51.
  20. Aubert J., Jung S., Swinney H.L. Observations of zonal flow created by potential vorticity mixing in a rotating fluid // Geophys. Res. Lett. V. 29. dpi: 10.1029/2002GL015422, 2002.
  21. Sukoriansky S., Galperin B., Chekhlov A. Large scale drag representation in simulations of twodimensional turbulence // Phys. Fluids. 1999. V. 11. P. 3043-3053.
  22. Terry P.W. Suppression of turbulence and transport by sheared flow // Reviews of Modern Physics. 2000. V. 72. P. 109-165.
  23. Onishchenko O.G., Pokhotelov O.A., Sagdeev R.Z. et al. Generation of zonal flows by Rossby waves in the atmosphere // Nonlin. Proc. Geophys. 2004. V. 11. P. 211-244.
  24. Fridman A.M., Mikhailovskii A.B., Sagdeev R.Z. A qualitative analysis of the mechanisms of generation of large-scale flows // Phys. Lett. A. 2007. V. 365. N 1/2. P. 84-88.
  25. Huang F.T., Mayr H., Reber C.A. et al. Zonal-mean temperature variations inferred from SABER measurements on TIMED compared with UARS observations // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. N. A10S07, doi.: 10.1029/2005JA011427.
  26. Li T., Ge X., Peng M. Satellite data analysis and numerical simulation of tropical cyclone formation // Geophys. Res. Let. 2003. V. 30. P. 2122, doi:10.1029/2003GL01556.
  27. Li T., Fu B. Tropical cyclogenesis associated with Rossby wave energy dispersion of a preexisting typhoon. Satellite data analyses // J. Atmosp. Sci. 2006. V. 63. P. 1377-1409.
  28. Charney J.G. On the scale of atmospheric motions // Geophys. Oslo, 1947. V. 17. P. 1-17.
  29. Ларичев В.Д., Резник Г.М. О двумерных уединенных волнах Россби // Докл. АН СССР. 1976. Т. 231. С. 1077-1079.
  30. Онищенко О.Г., Похотелов О.А., Астафьева Н.М. Планетарные волны и зональные ветры в атмосферах планет // Геофизические исследования, 2006. № 6. 129-147.
  31. Онищенко О.Г., Похотелов О.А., Астафьева Н.М. Генерация крупномасштабных вихрей и зональных ветров в атмосферах планет // УФН, 2008 (в печати).
  32. Orr E.N. The stability or instability of steady motion of a liquid // Proc. R. Irish. Acad. 1906 - 1907. V. 27A. P. 9-27, 69-138.
  33. Rayleigh L. On stability, or instability, of certain fluid motions // Proc. London Math. Soc. 1880. V. 9. P. 57-78.
  34. Линь Цзя-Цзяо. Теория гидродинамической неустойчивости. М: ИЛ, 1958. 194 с.
  35. Ландау Л.Д. О колебаниях электронной плазмы // ЖЭТФ. 1946. 16. С. 574-587.
  36. Stuart J.T. On finite amplitude oscillations in laminar mixing layers // J. Fluid Mech. 1967. V. 29. P. 417- 440.
  37. Галеев А.А., Сагдеев Р.З. Нелинейная теория плазмы // Вопросы теории плазмы /Под ред. М. А. Леонтовича. М.: Атомиздат, 1973. Вып. 7. С. 3 - 145.
  38. Тимофеев А.В. Резонансные явления в колебаниях плазмы. М.: Физматлит, 2000. 224 с.
  39. Chandrasekhar S. Hydrodynamic and hydromagnetic stability N.Y.: Dover, 1981. 620 p.
  40. Flierl G.R., Malanotte-Rizzoli P., Zabusky N.J. Nonlinear waves and coherent vortex structures in barotropic β - plane jets // J. Phys. Oceanog. 1987. V. 17. P. 1408-1438.
  41. Астафьева Н.М., Раев М.Д., Шарков Е.А. Глобальное радиотепловое поле системы океан - ат- мосфера // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2005. Т. 2. С. 8-16.
  42. Астафьева Н.М., Раев М.Д., Шарков Е.А. Глобальное радиотепловое поле системы океан - атмосфера по данным микроволновых космических комплексов // Исследования Земли из кос- моса, 2006. № 3. С. 64-69.