Тема АТМОСФЕРА Развитие
теоретических моделей, анализ физических механизмов, разработка и применение
методов измерений и алгоритмов обработки натурных данных в целях исследования,
мониторинга и прогноза состояний атмосферы
Гос.
регистрация № 0120.0 602986
Научные руководители : д.ф.-м.н. Ерохин
Н.С., д.ф.-м.н. Шарков Е.А.
Численное
исследование нелинейной устойчивости, взаимодействия организованных структур
различного масштаба, их вклада в общий энергобаланс и перенос тепла и импульса
в температурно-стратифицированном турбулентном пограничном слое.
Были
рассмотрены нелинейные режимы развития валиковых (ролловых) структур в
экмановском пограничном слое атмосферы. В рамках теории турбулентного
пограничного слоя, учитывающей присутствующую в нем спиральность, разработанной
ранее в ИКИ РАН, иссле-довано влияние последней на устойчивость и развитие
вторичных вихрей. Обнаружена стаби-лизирующая роль спиральности в динамике
экмановского слоя. С ростом нелинейности валы представляют собой нестационарные
автоколебательные структуры, обменивающиеся энергией и спиральностью с основным
течением. Получены многомасштабные режимы, близкие к наблюдающимся в
атмосферном пограничном слое, а также к уединенным вихревым струк-турам,
обнаруженным ранее в лабораторных и численных экспериментах для экмановских
течений. Впервые в рамках двухмасштабных нелинейных моделей с параметризацией
тур-булентных напряжений исследовано развитие вторичных вихрей атмосферного
пограничного слоя в условиях его нестационарности, обусловленной суточным
ходом. Выявлена структурную и динамическую устойчивость продольной вихревой
циркуляции пограничного слоя и уста-новлена её связь с потоком спиральности по
спектру, что непосредственно указывает на присутствие частичной обратной
перекачки энергии в крупные масштабы.
Рассмотрена
локальная структура спиральности в турбулентности. Показано, что из точного
уравнения для спиральной составляющей тензора парных тройных корреляций,
полученных прежде (Чхетиани 1996), следуют оба возможных вида спектров спиральности
–5 / 3 и –7 / 3, ранее полученных лишь качественно, и наблюдаемых в
естественных условиях и при численном моделировании. Установлена точная в
инерционном интервале связь между парными и тройными смешанными корреляциями
скорости и завихренности. Из данных по наблюдениям спиральности в атмосферном
пограничном слое в экспедициях 2003-2005 гг. получены данные, подтверждающие
обнаруженные новые зависимости.
В.М.Пономарев, О.Г.Чхетиани,
Л.М.Шестакова Нелинейная динамика
вторичных вихревых структур в пограничном слое атмосферы. Известия РАН, Механика жидкости и газа. № 4, С.72-82, 2007
О.Г. Чхетиани О локальной структуре спиральной турбулентности. Направлено в ДАН
О.Г.Чхетиани, д.ф.-м.н., тел.333-22-23, e-mail: ochkheti@mx.iki.rssi.ru
Численное моделирование
динамики спиральных вихрей в конвективно-неустойчивой вращающейся жидкости
Проводилось развитие методики численных расчетов энергетических и спиральных характеристик поля скорости для региональных моделей атмосферы по двум направлениям. Во-первых, это аналитическое и численное исследование свойств спиральной силы, предложенной в качестве параметризации мелкомасштабной спиральной турбулентности конвективного происхождения в численных моделях атмосферы. Сформулирована математическая постановка задачи, позволяющая: изучить предлагаемую параметризацию в условиях конвективно-неустойчивой вращающейся жидкости, выполнить линейный анализ устойчивости и провести численные расчеты методом конечных разностей. В целях конечно-разностного исследования произведена модернизация существующего численного кода для расчета спирально-вихревых эффектов в конвекции Рэлея-Бенара. Во-вторых, сотрудниками ИКИ и ГМЦ начата работа с региональной ЕТА моделью атмосферы. Создан программный модуль, выполняющий расчет и графическое представление набора энергетических и спиральных характеристик поля скорости, необходимых для диагностики спирально-вихревой неустойчивости в атмосфере. Начата отладка численной реализации с использованием атмосферных данных. Выполнены пробные расчеты для нескольких вихревых возмущений, развившихся в ураганы в Атлантическом и Тихом океане.
Глебова Е.С., Левина Г.В.,
Наумов А.Д., Тросников И.В.
Расчет и анализ спиральных харак-теристик
поля скорости развивающегося тропического циклона // Метеорология и гидрология, 2008 (в печати).
Ерохин Н.С., Левина Г.В. Применение концепции спиральности для изучения
тропического циклогенеза. Сборник трудов IV Международной конференции «Солнечно-земные связи и
предвестники землетрясений». Россия, Камчатка, 14-17 августа 2007. ИКИР ДВО
РАН, 2007, с.287-292.
Левина Г.В., Ожгибесов А.С.
Численный
анализ спиральных свойств поля скорости в предтай-фунных состояниях тропической
атмосферы. Международная
конференция "Потоки и структуры в жидкостях", Санкт-Петербург, 2-5
июля 2007. Тезисы докладов, ИПМ РАН, 2007, с.142-143.
Г.В.Левина, к.ф.-м.н., тел.333-41-00, e-mail: nerokhin@mx.iki.rssi.ru
Анализ результатов
дистанционных и гидрологических наблюдений за (1983-2005) г.г. и
исследование взаимосвязи временной динамики циклогенеза и поля
поверхностной температуры океана
Блок базы данных за период (1983-2005) г.г. был сформирован на основе ежесуточной информации, полученной по каналам Internet с сайта Астрономической обсерватории Гавайского университета (URL http:// www.solar.ifa.hawaii.edu/), где поступающая первичная информация из JTWC (Флорида) и региональных метеоцентров (Токио, Майами, Нью-Дели, Дарвин, о. Фиджи, о. Реюньон и др.) суммировалась и поступала в систему Internet в виде ежедневных пакетов «сырых» данных.
На основе анализа результатов дистанционных и гидрологических наблюдений за период (1983-2005) г.г. показано, что основной
характерной структурной
особенностью циклогенеза первичных и
развитых ( тропических циклонов) форм тропических возмущений, возникших в
акваториях Мирового океана, является
отсутствие жесткой границы при их формировании в поле поверхностной температуры океана,
рассматриваемой как среднемесячной многолетней (контактные
измерения температуры в верхнем квазиоднородном слое океана) , так и
средней трех-месячной (дистанционные
измерения температуры скин-слоя океана) каждого конкретного анализируемого
года. Показан устойчивый характер статистических гистограмм распределений
температур поверхности океана в момент
перехода в зрелые (ТШ) формы тропических
возмущений (ТПО - среднемесячные
многолетние значения) как при выборке за
21 год (1983 – 2003 г.г.), так и выборке за
5 лет (2000 – 2005 г.г.) в
акваториях Мирового океана
Е.А. Шарков, д.ф.-м.н., 333-13-66, e-mail: easharkov@iki.rssi.ru
Многомасштабный
анализатор динамических систем на основе вейвлет-преобразования
В 2007 году проводились работы по
созданию многомасштабного анализатора динамических систем, использующего
скалярные временные ряды. Целью создания такого анализатора является
классификация многомерных динамических систем по одномерным рядам путем
● анализа размерностей
● выделения масштабных
компонент с помощью непрерывного вейвлет-преобразования
● построение векторов
авторегрессии и их классификация с помощью нейронной сети (перцептрон)
Было проведено численное моделирование
квазипереодических структур, исследование фрактальных размерностей, длин
автокорреляции. После выбора характерного масштаба и шага децимации проводилось
восстановление трехмерной динамической системы по одномерному сигналу с помощью
теоремы Такенса. Результаты работы опубликованы в ....
Програмное обеспечение реализовано ввиде
С++ библиотек. Для удобства работы конечного пользователя построен также стенд
(интерфейс) в среде MSWindows. Пример анализа размерностей с помощью интегралла
Грассбергера-Прокаччио, реализованный в стенде, показан на рисунке ниже.
Altaisky M.V. and Krylov V.A. Signal identification based on multiscale decompositions. “Emerging Multi-Core Technologies: Theories
and Implementations”, Universities
М.В.Алтайский, к.ф.-м.н., тел.333-41-67, e-mail: altaisky@mx.iki.rssi.ru
Особенности распространения крупномасштабных антициклонов
средних широт в атмосфере над северной и южной акваториями Тихого океана по
данным спутникового мониторинга в рамках программы DMSP.
Показано влияние квазистационарных центров действия атмосферы (крупномасштабных антициклонов) на характер процессов переноса над северной и южной акваториями Тихого океана и, в частности, на пути продвижения тропических циклонов. Исследование проведено на основе электронной коллекции глобальных радиотепловых полей Земли (http://www.iki.rssi.ru/asp/), сформированной в 55 отделе ИКИ РАН с использованием данных спутникового мониторинга в рамках программы DMSP.
Одной из основных задач физики системы океан–атмосфера является описание циркуляции атмосферы, определяющей погоду и климат обширных регионов. Несмотря на особое внимание исследователей, эта проблема остается актуальной. Характерной особенностью циркуляции земной атмосферы, усредненной по большим пространственным и временным масштабам, является ее зональность (зональные ветры и течения), а также наличие барических образований — циклонов и антициклонов разных пространственно–временных масштабов.
Крупномасштабные квазистационарные барические образования (центры действия атмосферы, ЦД) играют ключевую роль в процессах переноса (тепла, массы, углового момента) в определении макропогодной и климатической ситуации в отдельных регионах планеты и, в итоге, климата в целом.
Над разными акваториями Мирового океана располагаются 7 квазистационарных центров действия. Это Азорский антициклон и Исландская депрессия в северной Атлантике, Гавайский антициклон и Алеутская депрессия в северной части Тихого океана, а также три антициклона в южном полушарии — Южно–Атлантический, Южно–Индийский и Южно–Тихоокеанский антициклоны.
Над акваторией Тихого океана располагаются три ЦД — Алеутская депрессия и Гавайский антициклон в северной части и Южно–Тихоокеанский антициклон. Существенный вклад в эволюцию атмосферных вихрей вносят термическая адвекция и смещение, особенно меридиональное, вихря. Циклонические вихри усиливаются при адвекции холода и смещении вихря в более низкие широты. Развитию антициклонических вихрей, наоборот, способствует адвекция тепла и смещение в более высокие широты. На самом деле, смещение субтропического антициклона Южного полушария к югу приводит к адвекции тепла и усилению антициклонического вихря в поле силы Кориолиса.
Смещение
квазистационарных центров действия происходит на разных характерных временах:
среднесрочных (несколько суток), долгосрочных (месяцы, сезоны) и бОльших
временах, имеющих значение для изменений климатической системы. На рисунке показаны
две характеристики Южно–Тихоокеанский антициклона. Это долговременное изменение
его интенсивности (левая ось) и смещение центра ЦД по широте (11– летнее
скользящее среднее). Смещение Южно–Тихоокеанский антициклона оказывается
довольно большим, размах этого смещения составляет почти 10 градусов.
Интенсивность и смещение местоположения ЦД прекрасно коррелируют друг с другом.
Для Гавайского антициклона, являющегося к тому же генератором
Северо–Тихоокеанского колебания, согласованность интенсивности и широтного
положения проявляется слабо.
Совместный
анализ динамики атмосферы по ежесуточным глобальным радио-тепловым полям
планеты и широтно–временных диаграмм полярного переноса показал заметное
уменьшение переноса влаги по широте (из приэкваториальных областей в более
высокие широты) в областях Тихого океана, находящихся под определяющим влиянием
центров действия атмосферы — Гавайского и Южно–Тихоокеанского антициклонов.
На графиках слева розовым показаны кривые переноса, построенные по таким областям. Спады интенсивности на этих кривых соответствуют влиянию Гавайского и Южно–Тихоокеанского антициклонов, отклоняющих треки тропических циклонов и, тем самым, препятствующих переносу влаги (и тепла) из приэкваториальных областей в более высокие широты.
Подготовлен для публикации в УФН РАН обзор, посвященный теоретическому исследованию турбулентного состояния атмосфер планет (зональные потоки и планетарные волны) и результатам наблюдений нелинейных волн Россби и зональных ветров, определяющих основной вклад в динамику и процессы переноса.
Онищенко О.Г., Астафьева Н.М. Структура и эволюция цепочек вихрей синоптического масштаба, формирующихся в зональном ветре в атмосфере Земли // Тезисы докладов 5 Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». ИКИ РАН. Москва. 12-16 ноября 2007г. С. 138.
Федулов К.В., Астафьева Н.М. Временная структура атмосферных процессов в центрах действия над акваториями МО по данным микроволнового спутникового мониторинга // Тезисы докладов 5 Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». ИКИ РАН. Москва. 12-16 ноября 2007г. С. 143.
д.ф.-м.н., в.н.с. Н.М. Астафьева, 333-21-45, ast@iki.rssi.ru
Н.М. Астафьева, д.ф.-м.н., тел.333-21-45, e-mail: ast@iki.rssi.ru
Исследование влияния атмосферных процессов на формирование морских течений
Проведено исследование влияния атмосферных процессов на формирование течений в Керченском проливе на основе данных, полученных в ходе комплексного спутникового мониторинга акваторий Азовского и северо-восточной части Черного морей, проведенного в 2006 и 2007 гг. Исследование базировалось на анализе радиолокационных данных высокого разрешения, получаемых с помощью ASAR Envisat и SAR ERS-2, а также данных сенсоров MODIS Aqua/Terra и AVHRR NOAA в оптическом и инфракрасном диапазонах и сенсора MERIS Envisat в оптическом диапазоне. Произведены оценки влияние скорости и направления ветра на формирование гидродинамических процессов в проливе. Для верификации оценок, полученных на основе спутниковых данных проведен подспутниковый эксперимент в районе косы Тузла. Рассмотрены ситуации, когда в силу градиентного или дрейфового эффекта имеется достаточно устойчивый поток вод в одном либо в другом направлении Выявлено, что при незначительной разнице в уровнях моря на концах пролива влияние ветра на формирование течений становится решающим. В качестве примера приведен фрагмент цветосинтезированного изображения MODIS Aqua, полученного 19 июля 2007 г (справа)., на котором отчетливо проявляется поступление из Керченского пролива в Черное море более мутных вод. Как следует из осредненных данных скаттерометра QuikSCAT (слева), в это время господствовали ветра северных румбов
В период проведения мониторинга неоднократно отмечались случаи возникновения
интенсивных внутренних волн в атмосфере в северной части пролива. Показано, что
картина волновых движений, восстановленная из радиолокационных данных, хорошо
согласуется расчетами, сделанными на основе трехслойной модели атмосферы и
описывающими механизм возбуждения атмосферных
гравитационных волн за счет возмущений вертикальной компоненты скорости
ветра вблизи фронтальной зоны берегового бриза
Щербак С.С., Лаврова О.Ю., Митягина М.И, Возможности спутникового дистанционного зондирования для изучения влияния
атмосферных процессов на формирование течений в Керченском проливе. В сборнике: Современные
проблемы дистанционного зондирования земли из космоса: Физические основы,
методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов: Выпуск 4. Том 1. М. Азбука-2000, 2007, с. 376-383).
М.И.Митягина, к.ф.-м.н.,
тел.333-50-78, е-mail:
mityag@mx.iki.rssi.ru
Проблема
неоднозначности при измерении углового размера поля зрения приемника
Рассмотрена проблема
неоднозначности при измерении углового размера поля зрения. Существующие методы
измерения углового размера поля зрения являются чувствительными к геометрии
поля зрения приемного канала (поперечного распределения частоты срабатываний
детектора от точечного источника света). В этой связи рассмотрены два предельных случая; радиальное
распределение частоты срабатываний приемника описывается гауссовым
распре-делением и распределением Коши. Для гауссова распределения существуют радиальные
моменты любых порядков. Эти моменты позволяют найти практически любые свойства
таких функций (асимметрия, эксцесс и
др.). Для распределения Коши не существует радиальных моментов, поскольку
соответствующие интегралы расходятся. В этой связи предложен метод определения
углового размера поля зрения практически не чувствительный к виду указанной
функции распределения. Метод основан на поиске максимума функции, являющейся
произ-ведением поля зрения на радиальную координату. Предложенный метод может быть
использован в случаях, когда размер чувствительной области приемника
неизвестен. Следующая неоднозначность связана с тем, что угловой размер ореола
от плоской волны, пересекающей рассеивающий объект, зависит от вида радиального
распределения коэффи-циента пропускания внутри отдельной рассеивающей
неоднородности. Ранее обоснована методика, использующая априорные предположения
о справедливости свойств гауссовых распределений для измерения углового размера
гало и неискаженного поля зрения. Предпо-сылками такого обоснования является
возможность аппроксимации полей зрения гауссовым распределением. При этом
внутри неоднородности радиальное распределение для функции пропускания так же
должно быть гауссовым. Если для описания геометрии поля зрения гауссова
аппроксимация не справедлива, то угловой размер ореола от плоской волны можно
определить как разность параметров
углового размера ореола, возникающего в рассеивающей среде и неискаженного поля
зрения. Обосновано, что погрешность геометрического размера ореола от плоской
волны определяется суммой погрешностей углового поля зрения приемного канала и
углового размера ореола. Эта погрешность всегда больше погрешности для
параметров с гауссовыми распределениями.
Г.П.Арумов, А.В.Бухарин, Н.С.
Ерохин. Проблемы
использования уравнения переноса излучения в задачах дистанционного
зондирования рассеивающих сред. Четвертая Всероссийская конференции
«Дистанционное зондирование Земли из
космоса». ИКИ РАН, Москва. (В печати).
Г.П.Арумов, А.В.Бухарин. Проблема неопределенностей при
экспериментальном определении угловой геометрии ореола от плоской волны, в
рассеивающей среде. Пятая
Всероссийская конференции «Дистанционное зондирование Земли из космоса». ИКИ РАН, Москва. (В печати).
A.V.Bukharin. Experimental Validation of the Scenario of
the Object Microstructure Determination Using a Two-Position Lidar System: a
Screen with Random Transmittance Modulation. Physics of Wave Phenomena, 2007,
Vol. 15, N 3, pp 1-10.
Г.П.Арумов, к.ф.-м.н., тел.333-31-33, е-mail: garumov@mx.iki.rssi.ru
Исследование
влияния заряженных плазмоподобных систем атмосферы на генерацию спиральности и
крупномасштабные движения.
Исходя из системы уравнений, описывающих процесс генерации спиральности
в атмосфере при наличии заряженных плазмоподобных подсистем, получено
приближенное уравнение второго порядка для изменения плотности спиральности со
временем от некоторого распределения, отвечающего чисто гидродинамической
системе, к новому распределению при постепенном образовании в системе заданной
структуры заряженных областей. Представляет интерес расчет структурных функций
и скейлинговых экспонент для обьемной плотности электрического заряда
облачности.
Выбраны приближенные аналитические аппроксимации для профилей компонент
скорости, характерные для некоторого среднего ТЦ и подчиняющиеся уравнению
непрерывности, а также приближенные аналитические аппроксимации для
распределения плотности, для коррелятора (пульсационного члена) и для
упрощенного распределения зарядов с целью выявления на упрощенной модели
основных закономерностей генерации спиральности в заряженных плазмоподобных
системах.
На основе имеющихся экспериментальных данных продолжена оцифровка графического материала и разработка аналитических аппроксимаций Разработаны более детальные аналитические аппроксимации электрических полей и распределения зарядов для конкретных ТЦ по натурным данным. Анализ обнаруживает многослойные заряженные подсистемы внутри области, занятой ТЦ. Проведен анализ учета влияния локальных структур на электродинамические свойства заряженных плазмоподобных систем, что может иметь отношение к исследованию распространения волн через плазмоподобные среды в атмосфере.
Полученные
результаты могут быть использованы в целях последующих исследований
электромагнитных механизмов генерации вращения и формирования спиральных
движений в крупномасштабных вихрях включая тропические циклоны. Проводимые
исследования важны для понимания динамики формирования неоднородной,
самоподдерживающейся структуры ТЦ.
N.S.Erokhin, S.N.Arteha, L.A.Mikhailovskaya,
R.Shkevov. Spiral structures generation due to electric
structures of cloudy atmosphere. - Third Scientific Conference with
International Participation SPACE, ECOLOGY (SENS 2007), NANOTECHNOLOGY, SAFETY,
Book of Abstracts, Space Research Institute of Bulgarian Academy of Sciences,
2007, p. 28.
С.Н.Артеха. О влиянии локальных вращений на электродинамические свойства плазмы,
ЖЭТФ, 2007, т. 131, вып. 2, стр. 302-311.
С.Н.Артеха, Н.С.Ерохин. Аналитические модели мелкомасштабной стратификации
заряженных подсистем атмосферного вихря. Труды VI Российской конференции по
атмосферному электричеству, 1-7 октября 2007 г., ИПФ РАН, Нижний Новгород, 2007, с.103-104.
Arteha S.N., Erokhin N.S. Electric Structures Influence on the Atmospheric Spiral Vortices
Stability, Unconventional Electromagnetics and Plasmas, to be published in
2007.
Н.С.Ерохин,
Н.Н.Зольникова, Л.А.Михайловская.
Моделирование временной динамики крупномасштабных атмосферных вихрей и их
электрических характеристик. – Солнечно-земные связи и предвестники
землетрясений. Сборник докладов IV международной конференции, 14-17 августа 2007 г., ИКИР
ДВО РАН, Петропавловск-Камчатский, с.293-298.
Г.В.Гах,
Н.С.Ерохин, Л.А.Михайловская. Электрические
структуры в грозовой облачности атмосферы. XLIII Всероссийская конференция по проблемам математики,
информатики, физики и химии. Тезисы докладов. Секции физики, М.: Российский
университет дружбы народов, 2007, с.10.
С.Н.Артеха, к.ф.-м.н., тел.333-53-56, e-mail: arteha@iki.rssi.ru
Исследования вариация термодинамических
характеристик системы океан-атмосфера под влиянием солнечной и магнитосферной
активности.
Проводится работа по созданию баз
данных долговременных атмосферных, ионосферных и океанографических наблюдений,
разработки программного обеспечения для стандартизации форматов хранения,
поиска и доступа к данным и их визуализации в целях исследования вариация
термодинамических характеристик системы океан-атмосфера под влиянием солнечной
и магнитосферной активности. Выполненные на данном этапе исследования показали
связь между явлением Эль-Ниньо и тропическим циклогенезом для зоны
Филлипинского моря 120-145 Е. Для зоны Южно-Китайского моря показано
существование значимой статистической корреляции циклогенеза с
солнечно-магнитосферной активностью. По результатам этого анализа подготовлены
и представлены на конференции два доклада:
A.A.Lazarev, V.M.Pankov. V.L.Prokhin. International Heliospherical Year
2007: New Insight into Solar-Terrestrial Physics (Звенигород, 5-11
ноября 2007)
A.A.Lazarev, V.M.Pankov. V.L.Prokhin. Relation Between Solar-Magnetospheric Activity El-Nino phenomenon and Tropical Cyclones Evolution – будет опубликован
в трудах этой конференции в 2008 г.
В.М.Панков, А.А.Гусев,
А.А.Лазарев, Г.И.Пугачева, М.И.Войсковский. Связь Тропического Циклогенеза c Солнечной и Магнитосферной
Активностью. Всероссийская конференция ²Научная Сессия МИФИ–
2008²
(21 - 25 января 2008 г.), доклад представлен и принят Организационным Комитетом
этой конференции.
В.М.Панков, тел333-30-45, e-mail: vpan-iki@yandex.ru
Моделирование спектрального и углового распределения
интенсивности уходящего излучения Земли в ИК-диапазоне спектра для задач
фурье-спектрометрии дистанционного зондирования атмосферы с высоким
спектральным разрешением
Проведено численное моделирование спектральной структуры уходящего излучения в ИК-диапазоне спектра со спектральным разрешением 0,5 см-1, планируемым для Фурье- спектрометра спутника «Метеор-М». Рассмотрена задача переноса излучения в системе «атмо-сфера-поверхность» и определения температуры земной поверхности с учетом континуального поглощения водяным паром. Разработанная методика позволяет определять температуру подстилающей поверхности с погрешностью 1К на основе измерений интенсивности излучения в микроокнах прозрачности атмосферы шириной 1-2 см-1, выделяемых в пределах спект-рального диапазона 8-13 мкм. Выполнены работы по НИР "Исследования по разработке прог-нозных и ситуационных моделей развития экологического состояния окружающей среды в зонах ответственности Вооруженных Сил Российской Федерации c использованием материалов аэрокосмической съёмки и отображением данных на цифровой топографической основе", шифр "Рокотание", этап 3 "Анализ оценки экологического состояния заданных районов по мате-риалам аэрокосмических наблюдений по разработанным алгоритмам прогнозно-ситуационного моделирования" (Заказчик: Штаб Тыла ВС РФ (УНЭБ ВС РФ)). Договор заканчивается в 2007 г.
Ю.А.Палатов, С.А.Втюрин, Н.А.Князев. Определение экологически значимых событий и их параметров по данным дистанционного зондирования земли из космоса. Тезисы доклада. Вторая межрегиональная научная конференция «Экология и космос», 8- 10 февраля 2007 г., г. Санкт- Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет.
А.М.Антохин, ЮА.Палатов, Н.А.Князев, С.А.Втюрин. Перспективы использования косми-ческих средств для контроля за состоянием окружающей среды в районах расположения потенциально опасных химических объектов. Пленум УНВ РХБЗ ВС РФ "Перспективы развития системы технических средств радиационной, химической и биологической разведки и контроля", 17 апереля 2007 г., Москва.
Н.А.Князев, С.А.Втюрин, А.И.Коробкин, Ю.А.Палатов. Основные направления исполь-зования спутниковых средств дистанционного зондирования земли в интересах войск РХБЗ. Пятая Юбилейная Открытая Всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», г. Москва, ИКИ РАН, 12-16 ноября 2007 г.
С.А.Втюрин., Н.А.Князев. Построение прогнозных моделей развития экологических событий с учетом данных дистанционного зондирования Земли из космоса. Пятая Юбилейная Открытая Всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», г. Москва, ИКИ РАН, 12-16 ноября 2007 г.
Н.А.Князев, С.А.Втюрин, Ю.А.Палатов. О калибровке и валидации данных спутниковых видео-спектрометрических приборов ДЗЗ. Пятая Юбилейная Открытая Всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», г. Москва, ИКИ РАН, 12-16 ноября 2007 г.
А.К.Городецкий. Спектрально-угловая методика зондирования системы "атмосфера-поверх-ность" в ИК-диапазоне спектра. Пятая Юбилейная Открытая Всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», г. Москва, ИКИ РАН, 12-16 ноября 2007 г.
Ф.С.Завелевич, Ю.М.Головин, А.К.Городецкий, А.В.Десятов, Ю.П.Мацицкий, А.Г.Нику-лин, А.С.Романовский, Р.И.Травников. Инфракрасный фурье-спектрометр ИКФС-2 для дистанционного зондирования атмосферы Земли в интересах метеорологии. Пятая Юбилейная Открытая Всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», г. Москва, ИКИ РАН, 12-16 ноября 2007 г
Ф.С.Завелевич, Ю.М.Головин, А.В.Десятов, Ю.П.Мацицкий, А.Г.Никулин, Р.И.Трав-ников, А.К.Городецкий. Дистанционное зондирование Земли с помощью инфракрасного фурье-спектрометра высокого спектрального разрешения . Пятая Юбилейная Открытая Всероссийская конференция «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», г. Москва, ИКИ РАН, 12-16 ноября 2007 г
А.К.Городецкий, к.ф.м-.н., тел.333-32-12, e-mail: gora@iki.rssi.ru
Исследование
временной зависимости положения верхней границы мощной облачности и ее
термодинамических параметров при развитии облака
Рассмотрена задача о положении верхней границы мощной облачности от времени. Наличие сконденсированной влаги внутри облака существенно изменяет термодинамику системы и, как результат, вертикальные профили всех параметров задачи. В работе с учетом выделения скрытой теплоты конденсации находятся профили основных термодинамических величин внутри облака. При этом поступающая из нижележащих слоев влага расходуется на насыщение воздуха паром и сопровождается образованием капель. При наличии постоянного потока влаги, образующегося во время испарения с подстилающей поверхности, в работе формулируются временные характеристики процесса формирования облака.
Начиная с некоторой высоты и температуры, парциальное давление пара достигает давления насыщенного пара (точка росы) и избыток пара превращается в капли, формируя облако. Внутренняя часть облака принципиально отличается от подоблачного слоя тем, что пар в нем находится в состоянии насыщения, поэтому описание облака требует применения термодинамики влажного воздуха. Конвекция из нижних слоев переносит влагу вверх, и, если интенсивность испарения влаги остаётся постоянной достаточно долгое время, толщина облака увеличивается. Такого рода модель образования облака требует знания распределений основных термодинамических параметров влажной атмосферы с высотой. В данной работе определена скорость роста толщины облака как функция времени.
При построении модели развития облака достаточно ограничиться моделью смеси двух идеальных газов, однако необходимо учитывать, что процесс конденсации пара и сопутствующее выделение тепла внутри облака существенно влияют на термодинамические характеристики смеси воздух-пар. При этом достаточно принять в качестве основных термодинамических переменных давление и плотность сухого воздуха, давление и плотность пара и температуру смеси. Обе компоненты системы считаем идеальными газами, с уравнениями состояния идеальных газов.
Таким образом, получается, что пять термодинамических переменных, ограниченны двумя уравнениями состояния. Согласно теореме Пуанкаре, уравнение в полных дифференциалах может быть всегда решено, например, методом интегрирующего множителя, если число независимых переменных равно двум. Таким образом, для решения задачи необходимо ещё одно условие связи. В качестве последнего условия связи, необходимого для решения сформулированной задачи, необходимо взять уравнение Клапейрона - Клаузиуса, которое, как известно, получается из равенства температур, давлений и химических потенциалов на границе двух фаз.
Руткевич
П.Б. Электромагнитные явления
Т.1. №4. 1998. С.538.
А.П.Хаин, Г.Г.Сутырин,
Тропические циклоны и их взаимодействие с океаном, Гидрометеоиздат, Ленинград
Rutkevich P.B. Convective and
rotational instability in moist air // Physica A. 2002. V. 315/1-2. P.
215–221. (1983), с.15.
П.Б.Руткевич,
д.ф.-м.н., тел.333-25-01, e-mail: peter_home@tarusa.ru
Нелинейная модель описания временной динамики
полного жизненного цикла тропического урагана.
Проведено обобщение ранее развитой физико-математической модели для описания жизненного цикла тропического урагана, позволяющее в рамках самосогласованной системы нелинейных уравнений для скорости ветра и температуры поверхности океана рассматривать полный жизненный цикл вихря включая усиление крупномасштабного возмущения при достижении критических условий фоновой обстановки, квазистационарную фазу урагана и стадию его затухания. Для этого в один из управляющих параметров окружающей среды, определяющий триггерную генерации вихря, вводится соответствующая зависимость от времени. В результате, превышение этим параметром критического значения запускает процесс генерации мощного вихря, а последующее понижение его величины ниже порогового значения приводит к затуханию урагана.
Выполненные в рамках данной самосогласованной нелинейной нестационарной модели численные расчеты показали, что в новых нестационарных фоновых условиях изменения управляющего параметра позволяют получить все стадии полного жизненного цикла мощных атмосферных вихрей. Таким образом модифицированная нелинейная нестационарная модель достаточно реалистично воспроизводит динамику развития и затухания тропических ураганов. При этом выбором параметров обобщенной нелинейной модели можно управлять временной динамикой вихря включая длительность стадий жизненного цикла урагана, максимальную скорость ветра и т.д. Поскольку корреляционный анализ показывает наличие влияния солнечно-земных связей на параметры атмосферных процессов данная модель может быть использована в исследованиях связей крупномасштабного тропического циклогенеза с солнечной активностью, при построении нелинейных аналитических моделей крупномасштабного регионального циклогенеза, в анализе его статистических закономерностей и, возможно, в разработках прогностических методик.
Н.С.Ерохин, Л.А.Михайловская, Н.Н.Ерохин.
Нелинейная модель описания временной дина-мики полного жизненного цикла
тропического урагана. - Научная сессия МИФИ-2007. Сборник трудов, Изд-во МИФИ,
Москва, 2007, т.5, с.72-73.
Н.С. Ерохин, зав.отделом,
д.ф.-м.н., тел.333-41-00, e-mail: nerokhin@mx.iki.rssi.ru
Влияние скалярной нелинейности на генерацию зональных потоков волнами Россби
Рассмотрено
влияние скалярной нелинейности на возбуждение волнами Россби зональных течений
в мелкой вращающейся жидкости. Механизм генерации зональных потоков связан с
неустойчивостью волн Россби конечной амплитуды и обычно связывается с векторной
нелинейностью. Показано, что в данной проблеме учет скалярной нелинейности
является принципиальным, в частности, это приводит к существенному понижению
порога генерации течений по амплитуде первичных волн Россби, к расширению зоны
неустойчивости по параметрам волнового пакета, величина инкремента
неустойчивости может определяться отношением амплитуд мод в волновом пакете.
A.B.Mikhailovskii,
J.G.Lominadze, N.N.Erokhin, N.S.Erokhin, A.I.Smolyakov and V.S.Tsypin. Effect
of scalar nonlinearity on zonal flows generation by Rossby waves. – Physics
Letters A, 2007, v.369, No 3, pp.218-221.
Н.С. Ерохин, зав.отделом, д.ф.-м.н., тел.333-41-00, e-mail: nerokhin@mx.iki.rssi.ru