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. 2010. Т.7. №1. С. 136-148

Аналогии траекторий тропических циклонов и вихревых лазерных солитонов при взаимодействии с неоднородностями

Н.Н. Розанов 1, Н.М. Астафьева 2, С.В. Федоров 1, А.Н. Шацев 1
1 ФГУП "НПК "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова", 199034 Санкт-Петербург, Биржевая линия 12
2 Институт космических исследований РАН, (ИКИ РАН), 117997 Москва, Профсоюзная 84/32
Диссипативные вихревые солитоны и тропические циклоны - это вихревые структуры полей, сохраняющие локализацию при своем распространении и зависящие в своем движении от неоднородностей системы, например, неоднородностей полей давления, температуры, влажности и других характеристик атмосферы для циклонов. Проведена аналогия между интенсивными природными атмосферными вихрями (тропическими циклонами, ТЦ) и диссипативными вихревыми лазерными солитонами при их взаимодействии с неоднородностями поля или с другим вихрем. Представлены результаты численного моделирования взаимодействия вихревого лазерного солитона с различными неоднородностями поля и другим солитоном и сравнение с движением некоторых ТЦ по данным микроволнового спутникового мониторинга (ежесуточным глобальным радиотепловым полям Земли из электронной коллекции GLOBAL-Field, ). Анализ серий глобальных радиотепловых полей и результаты проведенного численного моделирования показали, что неоднородности поля, по которому вихрь передвигается, даже не очень значительные, могут заметно изменить траекторию вихря - как вихревого лазерного солитона, так и ТЦ. Взаимодействие с другим вихрем может привести к отталкиванию и даже изменению структуры вихрей. Известно, как важен прогноз движения мощных ТЦ, приводящих к огромным разрушениям и жертвам, и, в то же время, известно, как часто официальный прогноз не справляется со своими задачами из-за того, что ТЦ может в короткое время резко изменить направление своего движения. Представленная аналогия имеет качественный характер, однако может быть привлечена для объяснения некоторых свойств ТЦ - например, часто наблюдаемых и непредсказуемых на первый взгляд резких изменений траекторий циклонов или появление циклонов с "нестандартными" траекториями. Наше исследование показывает необходимость слежения за неоднородностями поля, по которому ТЦ продвигается и в котором эволюционирует, т.е. необходимость спутникового мониторинга изменений достаточно удаленного атмосферного окружения ТЦ и учет этих данных в прогностических моделях для адекватного прогноза траекторий ТЦ. Работа частично поддержана грантом РНП 2.1.1/4694.
Ключевые слова: циркуляция атмосферы, тропические циклоны, вихревые лазерные солитоны, взаимодействие с неоднородностями поля, спутниковый мониторинг
Полный текст

Список литературы:

  1. Добрышман Е.М., Макарова М.Е. Тайфуны как составляющая регионального климата // Метеорология и гидрология, 2004. № 6. С. 49-58
  2. Астафьева Н.М., Хайруллина Г.Р. Влияние удаленного атмосферного окружения на траектории тропических циклонов на примере Северной Атлантики // Тезисы докладов Шестой всероссийской открытой ежегодной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» Москва, ИКИ РАН, 10-14 ноября 2008 г. Сборник тезисов конференции. С. 112
  3. Капранов В.В., Астафьева Н.М. Влияние удаленного атмосферного окружения на траектории тропических циклонов // Тезисы VI Конференции молодых ученых «Фундаментальные и прикладные космические исследования». 09-10 апреля 2009 г. ИКИ РАН. С. 22
  4. Ross N. Hoffman. Controlling the Global Weather // Bulletin of the American Meteorological Society, 2002. V. 83, № 2, p. 241-248
  5. Астафьева Н.М., Раев М.Д., Шарков Е.А. Глобальное радиотепловое поле системы океан - атмосфера по данным микроволновых космических комплексов // Исследования Земли из космоса, 2006, № 3. С.64-69
  6. Кернер Б.С., Осипов В.В. Автосолитоны. М.: Физматлит, 1991. 198 с
  7. Розанов Н.Н., Федоров С.В., Шацев А.Н. Движение диссипативных солитонов в лазере с плавной поперечной неоднородностью // ЖЭТФ. 2008. Т. 133. № 3. С. 532-544.
  8. Розанов Н.Н. Мир лазерных солитонов // Природа. 2007. Вып. 6. С. 51-60
  9. Rosanov N.N. Spatial Hysteresis and Optical Patterns. -Berlin: Springer, 2002. 308 p
  10. Rosanov N.N., Fedorov S.V., Shatsev A.N. Dissipative solitons in laser systems with non-local and non-instantaneous nonlinearity // In: Dissipative Solitons. Akhmediev N., Ankiewicz A., Eds. Lecture Notes Phys. V. 751. Berlin: Springer, 2008. P. 93-111
  11. Астафьева Н.М., Шарков Е.А. Траектория и эволюция урагана ALBERTO от тропических до средних и средневысоких широт: спутниковая микроволновая радиометрия // Исследования Земли из космоса, 2008. № 6. С. 60-66.
  12. Астафьева Н.М., Хайруллина Г.Р. Проявление некоторых климатических тенденций в структуре радиотеплового поля над Атлантикой // Исследования Земли из космоса, 2010. № 3. (в печати).