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.
1. 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 с учетом турбулентной спиральности,
взаимодействия среднего течения с турбулентностью, переноса пыли и аэрозолей.
Обработка и анализ данных измерений в атмосферном пограничном слое, полученных
в ходе экспедиций 2003, 2005, 2007 годов.
Построена модель, описывающая динамику организованных вихревых структур в экмановском пограничном слое атмосферы, учитывающая влияние турбулентной спиральности. Численное моделирование в условиях, характерных для наблюдений роллов при слабоустойчивой стратификации, воспроизводит вихри с геометрическими параметрами, близкими к наблюдаемым. Полученные результаты численного моделирования хорошо согласуются с теоретическими представлениями об ослаблении энергетического каскада в сторону мелкомасштабных мод при наличии спиральности, с известными качественно фактами о преимущественном взаимодействии спиральных мод одного знака (Kraichnan 1973). Значения спиральности находятся в соответствии с оценками, следующими из результатов измерений характеристик турбулентности в пограничном слое атмосферы. Настоящая модель может быть положена в основу построения двухуровневых вихреразрешающих моделей, более точно описывающих много иерархическую вихревую организацию таких сложных систем как планетарный пограничный слой.
Одной из главных задач экспедиции 2007 года
состояла в регистрации пространствено-вихревых
структур в промежуточном слое 30-700 м, в которых и происходит вынос аридного
аэрозоля и его дальний перенос. Получены некоторые результаты эксперимента по
дистанционному зондированию атмосферного пограничного слоя (АПС) системой содаров. Система содаров, предназначенная для изучения пространственной
структуры когерентных вихревых структур, состояла из трех идентичных минисодаров (несущая частота 3.8 кГц), разнесенных по углам
треугольника со сторонами около 3.5 км, и одного содара
(несущая частота 1.7 кГц). Определялись вертикальные профили 3-х компонент
скорости ветра и характеристик температурных флуктуаций. Описана процедура
идентификации вихревых когерентных структур. Приведены оценки величины вариаций вертикальной и горизонтальных
компонент скорости ветра, а также
вертикальных и горизонтальных и
масштабов, характерных для таких
структур.
На основе данных натурных измерений в прикаспийской пустыне, полученных в ходе экспедиции 2007 г. и оценок гидродинамических параметров в вязком
термическом погранслое вблизи поверхности почвы
получены асимптотики для массовой концентрации мелкодисперсного аэрозоля.
При этом основными внешними параметрами являются разность
температур δT на поверхности почвы и на
некоторой высоте (
~ 20 см) (что является хорошей оценкой падения температуры в термическом
вязком погранслое, поскольку выше этого слоя
изменение температуры относительно слабое) и динамическая скорость u*, которая определяется по измеренным профилям
горизонтальной скорости.
На основе анализа динамических процессов в приземном слое воздуха выдвинута гипотеза, состоящая в пропорциональности выноса аэрозоля из почвы горизонтальной составляющей скорости воздуха uT на уровне термического погранслоя. Полученные формулы для скорости uT показывают ее увеличение с ростом величины падения температуры в термическом погранслое dT с показателем a от 1/2 до 2/3 при малых и умеренных динамических скоростях u*. Для больших же u* с ростом dT скорость uT уменьшается как dT-1/2, что достаточно близко к измеренным зависимостям для концентрации аэрозоля. Применение модели к данным экспедиции 2007 года, где впервые были проведены двухуровневые измерения концентрации аэрозоля показало неплохое согласие. В качестве возможного механизма выноса аэрозоля рассмотрена модель пористого слоя почвы с описанием в ней динамики воздуха с помощью уравнения Дарси. Получены пороговые величины разности температур dT для начала подвижек (перекатывания) частиц песка в порах почвы. Соответствующие формулы показывают, что конвективный вынос аэрозоля при безветренной или слабоветренной погоде может быть более эффективным, чем при умеренном ветре.
На основании определённой аналогии
физических условий в области верхней атмосферы, переходной от мезосферы к
нижней термосфере, и атмосферном пограничном слое впервые для верхней атмосферы
получены оценки спиральности и проанализированы неустойчивости экмановского типа. Проведенные расчеты устойчивости для
широкого диапазона граничных условий продемонстрировали, в частности, близость
ориентации и масштабов образующихся при этом
периодических структур с экспериментальными данными по наблюдениям структур в
верхней атмосфере.
И.Г. Гранберг, В.Ф. Крамар, Р.Д. Кузнецов, О.Г. Чхетиани, М.А. Каллистратова, С.Н. Куличков, М.С. Артамонова, Д.Д. Кузнецов, В.Г. Перепелкин, Д.В.Перепелкин, Ф.А. Погарский Исследование пространственной структуры атмосферного пограничного слоя сетью доплеровских содаров. Известия РАН, Физика атмосферы и океана т.45(5), с.579-587 2009
E.Б.Гледзер, И.Г.Гранберг, О.Г.Чхетиани. Конвективные потоки аэрозоля вблизи поверхности почвы. ДАН, т.426 (3), с.380-385 2009
Пономарев В.М., Чхетиани О.Г., Шестакова Л.В. Численное моделирование развитой горизонтальной циркуляции в атмосферном пограничном слое. Вычислительная механика сплошных сред, т.2(1), с.68-80, 2009
О.Г.Чхетиани, Л.В.Шестакова. Численное моделирование крупномасштабных вихревых структур в температурно-стратифицированном пограничном слое атмосферы Международная конференция «Потоки и структуры в жидкостях: Физика геосфер». Сб.тезисов, ч.2, С.218-220, Москва 2009
E. Gledzer,
O. Chkhetiani, E. Gledzer, I. Granberg. Surface layer dynamics and convective aerosol
emission.
CAS-TWAS-WMO Forum 2009 Intern.Workshop on Mineral
aerosol and its impacts on climate and environment,
E.Б.Гледзер, И.Г.Гранберг, О.Г.Чхетиани. Динамика воздуха вблизи поверхности почвы и конвективный вынос аэрозоля. Известия РАН, Физика атмосферы и океана т.46(1), с. , 2010.
О.Г.Чхетиани, С.Л.Шалимов. Спиральность в верхней атмосфере и неустойчивости экмановского типа ДАН (принята в печать)
O. Chkhetiani, E. Gledzer,
В.И. Кляцкин, О.Г. Чхетиани. Статистическое описание простейшей трехмерной модели турбулентного динамо, ЖЭТФ (направлена в журнал).
Чхетиани Отто Гурамович, д.ф.-м.н., тел.8-495-333-22-23, ochkheti@mx.iki.rssi.ru
2. На основе анализа результатов дистанционных и гидрологических наблюдений за 1983- 2008 г.г.
исследование взаимосвязи региональных особенностей глобального тропического
циклогенеза в поле поверхностной температуры Мирового океана, рассматриваемой
как среднемесячной многолетней, так и
средней трехмесячной (дистанционные измерения температуры скин-слоя океана) каждого конкретного
анализируемого года.
На основе анализа результатов дистанционных
и гидрологических наблюдений за 1983- 2006 г.г. рассмотрены основные характерные структурные особенности
циклогенеза тропических циклонов (ТЦ),
возникших в циклоногенерирующих акваториях Мирового океана ( региональные
циклогенезы), а также проведен поиск
жесткой границы при их
формировании в поле поверхностной
температуры океана ( ТПО), рассматриваемой как среднемесячной многолетней
(контактные измерения температуры в верхнем квазиоднородном
слое океана),так и средней трехмесячной (дистанционные спутниковые ИК измерения
температуры скин-слоя океана) каждого анализируемого
года. Показано, что региональные циклогенезы обладают своеобразными
диапазонами поверхностных температур, при которых происходит процессы генерации
первичных форм ТЦ («размытые диапазоны, «экстремумы с хвостами», «дельта –
образные» формы гистограмм). При этом показан устойчивый характер статистических гистограмм интенсивности распределений генезиса ТЦ от температуры поверхности океана в момент перехода в зрелые формы тропических
возмущений (ТПО - среднемесячные многолетние значения)
как при выборке за 21 год (1983 – 2003
г.г.), так и выборке за 5 лет (2002 – 2006 г.г.) во всех активных акваториях Мирового океана.
Таким образом, использование единого критерия на температуру отсечки,
определяемую дистанционными ИК измерениями
по циклоногенерирующим акваториям
Мирового океана, непродуктивно.
Шарков Е.А., Покровская И.В. Особенности региональных тропических циклогенезов в поле поверхностной температуры Мирового океана по данным дистанционного зондирования. // «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса: физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов». Сб. научных статей. Выпуск 6. Том II . М.: ООО «Азбука-2000», 2009. С.259- 265.
Г.А.Ким,
Е.А.Шарков, И.В.Покровская. Эволюция и энергетическая
структура тропического циклона Hondo
по данным оптико-микроволнового спутникового зондирования. Современные
проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. Сборник научных статей, Москва
ООО ²Азбука-2000²,
2009, вып.6, т.II, с.126-136.
Шарков Евгений
Александрович, д.ф.м.н., тел.333-13-66, e.sharkov@mail.ru
3. Создание комплекса
программ для обработки поля скорости, полученного при расчетах по региональной
модели атмосферы RAMS с высоким пространственным разрешением (2-3 км) на стадии
зарождения тропического циклона, с целью вычисления и графического
представления характеристик для
диагностики спирально-вихревой неустойчивости в тропической атмосфере.
В 2009 г. был создан комплекс программ для обработки поля скорости по данным региональной модели RAMS и рассчитаны спиральные характеристики. Выполнен анализ спиральных характеристик поля скорости в процессе зарождения и формирования тропического циклона на основе данных облачно-разрешающего численного моделирования, предоставленных американскими коллабораторами.
Впервые в мировой
практике численного моделирования тропических циклонов рассчитано трехмерное
поле спиральности в течение полного цикла развития ураганного вихря, включая
стадию зарождения. Построены картины распределения спиральности в области
276х276х20 км с вертикальным разрешением 500 м и горизонтальным
разрешением 2 и 3 км, прослежена эволюция поля спиральности с шагом по времени
10 минут на протяжении 72 часов. В поле спиральности, как и ранее американскими
коллегами в поле вертикальной завихренности, обнаружены эффекты последовательного слияния
конвективных структур, возникающие первоначально на масштабах кучевой
облачности (2-7 км по горизонтальным направлениям) и приводящие к образованию вихревых горячих башен (10-30) км. Затем происходит слияние
этих более крупных структур в процессе формирования тропической депрессии
(100-150 км). Выполнены расчеты статистических и интегральных характеристик
течения. Представлена эволюция спиральности, кинетической энергии и энстрофии. Важнейшим результатом, как для атмосферных
приложений, так и для теории турбулентности, является обнаруженное впервые
нарушение отражательной симметрии трехмерной турбулентности [1,2]. В условиях
тропического циклогенеза это означает, что наблюдаемые процессы укрупнения и
интенсификации вихревых структур могут быть проявлениями действия турбулентного
вихревого динамо-механизма, предложенного С.С. Моисеевым и соавторами в 1983-88
г.г. Ведутся исследования по проверке теории турбулентного вихревого динамо.
В рамках теории самоорганизации ТЦ (т.н. обратный каскад спиральности), в качестве индикатора явления, было продолжено изучение процесса генерации гидродинамической спиральности H = < v rot v > с учётом наличия в ТЦ крупномасштабных заряженных плазмоподобных подсистем, а также модуляции величины спиральности электромагнитными силами. Исследовалось поведение компонент спиральности как изменение от заданного начального чисто гидродинамического распределения при «включении» заряженных областей. Плотность спиральности оказывается существенно неоднородной. Разные компоненты спиральности часто оказываются близкими по модулю, но противоположными по знаку, т.е. в каждой области выживают вихри определенного направления вращения. Для заряженных областей ТЦ в компоненты Hr , Hj наибольший вклад дают электромагнитные силы. В бездивергентном приближении наблюдаются неустойчивости (экспоненциальный рост спиральности) вблизи стены глаза ТЦ, вблизи границ переходов заряженных областей, что можно интерпретировать как повышенную турбулизацию и разграничение вихревых движений.
Вращение плазмоподобных подсистем и образование различных
локальных структур в атмосфере приводит к изменению кинетических и
электродинамических свойств системы. Учет локальных структур, движений и
характеристик частично ионизованной плазмы внутри ТЦ может способствовать более
адекватному количественному описанию эффективных свойств системы в целом. Используя метод локально-вращательного описания свойств плазмы,
были расчитаны изменённые выражения эффективного
тензора диэлектрической проницаемости в пространственно-однородном переменном
электрическом поле, величины диссипации энергии для продольного поля, что имеет
значение при изучении процесса распространения различных волн через плазмоподобные среды в атмосфере; также были рассмотрены изменения
некоторых корреляторов и коэффициентов уравнения Фоккера-Планка,
что имеет отношение к описанию турбулентных процессов в среде.
Глебова Е.С., Левина Г.В., Наумов А.Д., Тросников И.В. Расчет спиральных характеристик поля скорости развивающегося тропического
циклона. // Метеорология и гидрология,
2009. № 9. С.14-26.
Levina G.V.,
Levina G.V., Montgomery M.T. Analysis
of helical features of the velocity field in modeling of tropical cyclones. Избранные
доклады Международной конференции «Потоки и структуры в жидкостях. Физика
геосфер». Москва, Россия, 24-27 июня 2009. М.: ИПМех РАН, 2009 // Selected Papers of the International conference “Fluxes and Structures in Fluids. Physics of Geospheres”.
G. Levina, E. Glebova,
A. Naumov and
Глебова Е.С., Левина
Г.В. Относительная спиральность как
индикатор зарождения и интенсивности циклонов. Зимняя школа ИМСС УрО РАН. Февраль 2009. Труды (электронные).
Levina G.V. Numerical simulation for a number of factors
involved in tropical cyclogenesis. Тезисы Международной
конференции «Потоки и структуры в жидкостях. Физика геосфер». Москва, Россия,
24-27 июня 2009. М.: ИПМех РАН, 2009 // Abstractss of the International conference “Fluxes and Structures in Fluids. Physics
of Geospheres”.
С.Н. Артеха. Об учете влияния локальных вращений при
определении характеристик плазмы. –
Международная конференция МСС-09 «Трансформация волн, когерентные структуры и
турбулентность». 23-25 ноября 2009 г., Сборник трудов, М.: URSS, 2009, с. 170-175.
С.Н. Артеха, Н.С.
Ерохин. О влиянии структуры заряженных областей ТЦ на процесс генерации
спиральности. Международная конференция МСС-09 «Трансформация волн,
когерентные структуры и турбулентность». 23-25 ноября 2009 г., Москва, ИКИ РАН,
Программа конференции, 2009, с. 16.
Левина Галина Владимировна, к.ф.м.н., тел.8-495-333-41-00, galchonok2002@yahoo.co.uk
Ерохин
Николай Сергеевич, д.ф.м.н., тел.8-495-333-41-00, nerokhin@mx.iki.rssi.ru
Артеха Сергей Николаевич, к.ф.м.н.,
тел.8-495-333-53-56, sergey.arteha@gmail.com
4. Применение
методов мультифрактального анализа и вейвлет-преобразования для аппроксимации измеряемых
атмосферных данных с помощью набора динамических систем, принадлежащих
различным масштабам, в целях классификации этих данных на предмет
принадлежности различным процессам структурообразования
Выполнена
разработка алгоритмов численного решения стохастических дифференциальных
уравнения и аппроксимации случайных данных с помощью дискретного вейвлет-преобразования (договор ADVM-01/CT-08/09 с
компанией Siemens).
Проведена
разработка алгоритмов численного решения систем уравнений
типа конвекции Крейчнана-Орсзага со случайными
начальными условиями и случайными параметрами.
Исследованы
причины появления необратимости в открытых квантовых системах, построены
иерархические квантовые модели для этих систем, изучены кинетические уравнения,
разработаны квантовые алгоритмы дискретного вейвлет-преобразования
для элементов спиновой памяти (грант DFG
436 RUS 113/951).
На основе вейвлет-преобразования проведены восстановление и
классификация динамических систем, устранены расходимости
при решении стохастических дифференциальных уравнений и в задачах квантовой
теории поля.
Выполнено детальное вероятностное представление полей
турбулентных давлений на уровне
характеристического функционала. Если
p(x,t) – поле турбулентных давлений на поверхности x, для его
вероятностного представления вводится аналогичная j(k)
характеристика – характеристический функционал, имеющий смысл
характеристической функции бесконечномерного распределения вероятностей для
возможного состояния p(x,t) во всех пространственно-временных точках x, t
(Рытов,
Кравцов, Татарский, 1978, Монин, Яглом,
1967). Основной результат проведенных
исследований: в прикладном плане применительно
к рассматриваемой проблеме диагностики гидроаэродинамических шумов
представления о характеристических функционалах турбулентных давлений
необходимы при решении задач, связанных с нелинейным шумообразованием в системах поток–конструкция. Показано, что соответствующая
обработка экспериментальных сигналов преобразователей турбулентных пульсаций
давления способна практически всегда обеспечить информацию о характеристическом
функционале - этой важнейшей характеристики поля. Развит экспериментальный
метод исследовании пространственного
характеристического функционала. Принципы экспериментальной оценки
характеристического функционала турбулентных давлений основываются на эффекте пространственной фильтрации
турбулентных пульсаций давления приемником конечных размеров. Для
обеспечения надежности данных о структуре поля
турбулентных пульсаций давления необходимо учитывать большое количество
различных физических эффектов. Наибольшие трудности связаны с воздействием
вибраций на чувствительный элемент приемника турбулентных давлений. Удалось
показать, что поля турбулентных пульсаций давления и звуковых волн имеют существенно различные масштабы. Для дозвуковых
скоростей потока энергозначимые компоненты
турбулентных и звуковых полей на заданной частоте сосредоточены в
непересекающихся волновых областях. Метод подавления помехи основан на
пространственной фильтрации поля
акустических шумов, действующих в экспериментальной установке при
измерении пристеночных пульсаций давления. Результаты теоретических
исследований были подтверждены проведенными экспериментами в малотурбулентной аэродинамической трубе ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, выполненными
по Соглашению ИКИ РАН и ЦНИИ им. Крылова о совместных научно-исследовательских
работах.
M.V.Altaisky
and V.S.H. Rao. Inverted
Mexican Hat Potential in Activation of Receptor Cells. Nonlinear Analysis B, v.10, No. 5,
2009. pp. 2961-2970.
M.V.Altaisky. On quantum kinetic
equation for hierarchic systems.
Physics Letters A, 375(2010) doi: 10.1016/j.physleta.2009.11.059,
(в печати).
S.Albeverio and M.V.Altaisky. Gauge invariance in wavelet-based
quantum field theory (2009) hepth/arXiv:0901.2806
M.V. Altaisky. Quantum kinetic
equation before and after Big Bang. Quant-ph/ arXiv:0904.3637 [ps, pdf, other]
M.V.Altaisky, E.A.Popova and D.Yu.Saraev. Application of orthogonal wavelets for the stochastic wavelet-Galerkin solution of the Kraichnan-Orszag system. (Sub. Proc. Int Conf. Difraction Days 2009), направлена в печать.
Altaisky M.V., Krylov
V.A., E.A.Popova, Saraev D.Yu. Multiscale finite element methods for stochastic equations. Доклад
на Международной конференции МСС-09 ²Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность². Москва, ИКИ РАН. 23-25 ноября 2009 г. Программа
конференции, Изд-во ²URSS², Москва, 2009, с.9.
Кудашев Е.Б., Яблоник Л.Р.
Характеристический функционал турбулентных
пульсаций давления в задачах аэрогидродинамического шумообразования.
// Акустич. журнал. 2009. Т. 55.
№ 1. С. 91 –97.
Kudashev
E.B. Resolution of turbulent pressure fluctuations beneath turbulent
boundary layer //Mode Conversion, Coherent Structures and Turbulence.
Conference Proceedings, pp. 415-419. – М.: URSS, 2009.
Kudashev E.B. Vibration
suppression in conditions of turbulence // NOVEM 2009 Conferences. Noise and
Vibration: Emergins Methods. Conferences
Procedings, pp.039-1-039.8. -
Алтайский Михаил Викторович, д.ф.м.н., тел.8-495-333-53-56, altaisky@mail.ru
Кудашев Ефим Борисович, д.т.н.,
тел.8-495-333-12-34, kudashev@iki.rssi.ru
5. Устойчивость
зональных потоков; эволюция вихревых структур и спектров волн Россби в зональном ветре атмосферы Земли; интерпретация
наблюдаемых структур зонального ветра и планетарных волн на основе спутникового
мониторинга атмосферы.
Проведена аналогия между интенсивными природными атмосферными вихрями (тропическими циклонами) и диссипативными солитонами (вихревыми лазерными солитонами) при их столкновении с неоднородностями поля. Диссипативные вихревые солитоны и тропические циклоны — это вихревые структуры полей, сохраняющие локализацию при своем распространении. Важным свойством диссипативных солитонов и тропических циклонов является зависимость их движения от неоднородностей системы — например, неоднородностей поля температуры поверхности океана, а также полей давления, температуры, влажности и других характеристик атмосферы для циклонов. Неэмпирическая математическая модель тайфуна и его движения чрезвычайно сложна и недостаточно разработана. В то же время для диссипативных систем основные физические механизмы значительно более просты, особенно в оптических системах. Представлены результаты численного моделирования взаимодействия вихревого лазерного солитона с различными неоднородностями и сравнение их с движением некоторых тропических циклонов по данным микроволнового спутникового мониторинга (ежесуточным глобальным радиотепловым полям Земли из электронной коллекции GLOBAL-Field, http://www.iki.rssi.ru). Аналогия этого типа диссипативных солитонов с тропическими циклонами имеет лишь качественный характер, однако представляет интерес для объяснения некоторых свойств тропических циклонов — например, наблюдаемых и непредсказуемых на первый взгляд резких изменений траекторий циклонов или частое появление циклонов с "нестандартными" траекториями. Показано, что неоднородности поля, по которому вихрь передвигается, даже не очень значительные, могут заметно изменить траекторию вихря — как вихревого лазерного солитона, так и тропического циклона.
Внутри- и междугодовые изменения широтного распределения радиояркостной температуры над акваторией Атлантического океана изучаются на основе данных микроволнового спутникового мониторинга Земли, полученных в рамках программы DMSP. Методика широтно-временных диаграмм используется для анализа глобальных радиотепловых полей Земли из электронной коллекции GLOBAL-Field, http://www.iki.rssi.ru/asp, на частотах, содержащих информацию о распределении влаго- и водозапаса тропосферы за последние 9 лет — с 1999 по 2007 гг. Выявлены между- и внутригодовые колебания расположения и величины экстремумов среднегодовой радиояркостной температуры: максимума вблизи экватора (ассоциирующегося с внутритропической зоной конвергенции) и минимумов в высоких широтах обоих полушарий с последующим резким ростом (ассоциирующимся с появлением в области исследования снежно-ледяного покрова, имеющего высокую радиояркостную температуру). Обращает на себя внимание тот факт, что в 2000 г. произошло перемещение на север экваториального максимума и южного минимума — на 1.5º и 2º, соответственно, а уже в 2003-04 гг. в ту же сторону переместился и северный минимум — на 1º. Таким образом, за исследуемый период положение минимумов в обоих полушариях (и границ снежно-ледяного покрова, соответственно) сместилось на север, что согласуется с климатическими тенденциями последнего времени, свидетельствующими о потеплении в Северном полушарии и в Арктике, в частности, и небольшом похолодании в Южном полушарии и в Антарктиде, в частности. Обнаруженное перемещение на север экваториального максимума среднегодовой радиояркостной температуры, ассоциирующегося с внутритропической зоной конвергенции, свидетельствует о смещении в ту же сторону и зоны раздела ячеек Хедли. Означает ли это, что одновременно сместилась на север и условная граница тропиков, т.е. граница нисходящей ветви самих ячеек Хедли ? На этот вопрос пока нет однозначного ответа, поскольку ширина циркуляционных ячеек также может меняться от года к году. Продвигается ли граница теплого тропического воздуха на север (о чем сообщают некоторые исследователи) и если да, то по какой причине, — предмет дальнейших исследований.
Изучались причины отклонения траекторий тропических циклонов над Атлантикой от "стандартных", представляющих собой параболу с вершиной слева (с движением на запад, северо-запад, север, северо-восток в Северном полушарии и зеркальным отражением относительно экватора в Южном). Такими являются траектории практически всех циклонов на юго-западе Тихого океана. Однако траектории большой части атлантических циклонов заметно отличаются — они могут иметь преимущественное направление юг–север, или восток–запад, антициклонические петли довольно большой площади и пр.; в разные годы центральная часть Атлантики может быть как свободной от тропических циклонов, так и часто пересекаться ими. На основе совместного анализа статистики тропических циклонов и данных микроволнового спутникового мониторинга изучена атмосферная ситуация не только вблизи траекторий циклонов, но над всей акваторией Атлантики. При анализе использовались серии ежесуточных глобальных радиотепловых полей Земли из электронной коллекции GLOBAL-Field (http://www.iki.rssi.ru/asp), содержащих информацию о распределении влаго- и водозапаса тропосферы за период 1995–2007 гг. и информация Национального ураганного центра (NHC, http://www.nhc.noaa.gov). Анализ полей радиояркостной температуры показал их высокую информативность; водяной пар (и радиояркостную температуру в соответствующем диапазоне частот) можно рассматривать как репрезентативный трассер атмосферных движений, поскольку водяной пар вморожен в движения воздуха и его распределение в тропосфере контролируется крупномасштабными и мелкомасштабными движениями. Показано, что изменения радиотеплового поля, которые можно ассоциировать с появлением крупномасштабных долговременных областей с пониженным или повышенным давлением (или влажностью), могут приводить к достаточно резким изменениям направления и скорости циклонов. Для адекватного описания динамики и энергетики тропического циклона, теоретические и прогностические модели должны учитывать динамические и метеорологические условия в достаточно удаленном крупномасштабном окружении циклона (в рассмотренных случаях это была практически вся северная акватория Атлантического океана).
Н.М.Астафьева.
Мониторинг и некоторые возможности прогноза явления Эль-Ниньо с использованием
глобальных радиотепловых полей Земли в микроволновом диапазоне. Современные
проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. Сборник научных статей, Москва
ООО ²Азбука-2000²,
2009, вып.6, т.II, с.73-81.
Г.Р.Хайруллина,
Н.М.Астафьева. Широтное распределение радиояркостной
температуры атмосферы над акваторией Атлантического океана. Современные проблемы дистанционного
зондирования земли из космоса. Сборник научных статей, Москва ООО ²Азбука-2000²,
2009, вып.6, т.II, с.224-234.
Н.Н.Розанов, Н.М.Астафьева, С.В.Федоров, А.Н.Шацев. Аналогии движения тропических циклонов и вихревых лазерных солитонов (при их столкновениях с неоднородностями). Тезисы докладов Всероссийской конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", 16 - 20 ноября 2009 г. Секция ²Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных², Москва, ИКИ РАН, 2009.
Н.М.Астафьева. Влияние крупномасштабного и достаточно удаленного атмосферного окружения на траектории атлантических тропических циклонов. Тезисы докладов Всероссийской конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", 16 - 20 ноября 2009 г. Секция ²Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных², Москва, ИКИ РАН, 2009.
Астафьева Наталья Михайловна, д.ф.-м.н., в.н.с., тел.333-21-45, ast@iki.rssi.ru
6. Развитие
теоретической основы и разработка методик комплексного использования данных
спутникового дистанционного зондирования поверхности океана, различных по своей
физической природе (активное и пассивное микроволновое зондирование, оптические
и ИК данные), пространственному разрешению и размерности для исследования
процессов и явлений в атмосфере над океаном (внутренние гравитационные волны,
конвективные движения, вихри и вихревые структуры). Разработка методик и
алгоритмов совместного использования данных, получаемых различными сенсорами,
базирующими на различных спутниках дистанционного зондирования Земли, для
получения количественных оценок процессов и явлений, проистекающих в приводном
слое атмосферы.
В ходе работ по применению методов спутниковой радиолокации морской поверхности к изучению внутренних волн, распространяющихся в толще стратифицированных вод по их поверхностным проявлениям, возникла необходимость решения задачи разделения радиолокационных образов по их принадлежности к океаническим и атмосферным процессам. Проведены разработка новых и усовершенствование уже существующих критериев совместного анализа данных, получаемых разными сенсорами с разных спутников и методик извлечения взаимодополняющей геофизической информации из данных спутникового зондирования морской поверхности и прилежащего к ней слоя атмосферы. Особое внимание было уделено усовершенствованию алгоритмов разделения сигнатур вихревых и волновых процессов, развивающихся в океане и в приводном слое атмосферы на основе совместного использования разнородных спутниковых данных. Экспериментальную основу проведенного анализа составили радиолокационные изображения морской поверхности, полученные с помощью сенсоров ASAR ИСЗ Envisat и ERS-2 ИСЗ SAR, а также оптические и ИК изображения, полученные с помощью сенсоров MODIS ИСЗ Aqua/Terra и AVHRR ИСЗ NOAA. В ходе спутникового мониторинга выявлены случаи поверхностных проявлений цугов внутренних волн на спутниковых радиолокационных изображениях, полученных над акваториями Каспийского моря, северо-восточной части Черного моря и юго-восточной части Балтийского моря. Характерной особенностью, общей для всех выше перечисленных морей, является то, все они могут быть отнесены к классу бесприливных морей, т.е. в этих морях не возникают внутренние приливы и, соответственно, не возникают связанные с ними короткопериодные внутренние волны. Теоретические расчёты показывают, что амплитуда колебания высоты уровня воды в Балтике равна приблизительно 10 сантиметрам, но увидеть эти приливы практически невозможно, так как они полностью незаметны на фоне колебаний уровня воды под влиянием ветра или изменениями атмосферного давления. Ещё более надёжно защищено от приливной волны Черное море, сообщающееся с водами Мирового океана через ряд узких проливов. Поэтому в Чёрном море колебания уровня воды под влиянием приливов менее 10 сантиметров. Полностью изолированное и на тысячи километров удаленное от Мирового океана Каспийское море по своему географическому положению, замкнутости и своеобразию вод относится к типу «море-озеро». В то же время эти моря существенным образом отличаются по своим физико-географическим признакам, по структуре основных течений, по особенностям гидрологического режима и формирования сезонного термоклина, по направлению главенствующих ветров и состоянию приводного слоя атмосферы.
На основе
анализа данных спутниковой радиолокации восстановлены основные
пространственно-временные характеристики внутренних волн неприливного
происхождения и локализованы районы их зарождения для различных акваторий.
Проведен сравнительный анализ поверхностных проявлений цугов внутренних волн в
различных морях бесприливного типа и выявлены
основные отличительные особенности их возникновения, распространения и
проявления в данных спутниковой радиолокации морской поверхности для различных
тестовых районов. Отмечено наличие сезонной и межгодовой изменчивости волновой
активности. На основе совместного анализа данных спутниковой радиолокации и
данных спутниковых приборов оптического и ИК диапазонов, выявлены возможные
факторы, приводящие к генерации наблюдаемых
внутренних волн неприливного происхождения, и сделаны предположения о
соответствующих механизмах их генерации.
М.И.Митягина, О.Ю.Лаврова. Особенности генерации и распространения внутренних волн в различных морях неприливного типа по данным спутниковых наблюдений. Тезисы докладов Всероссийской конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", 16 - 20 ноября 2009 г. Секция ²Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных², Москва, ИКИ РАН, 2009.
О.Ю.Лаврова, М.И.Митягина, К.Д.Сабинин. Спутниковые наблюдения в Каспийском море внутренних волн, вызванных сейшами. Тезисы докладов Всероссийской конференции "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса", 16 - 20 ноября 2009 г. Секция ²Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных², Москва, ИКИ РАН, 2009.
M. Mityagina
and O. Lavrova. Surface manifestations of non-tidal internal waves in the
North-Eastern Black Sea as viewed by satellite sensors. 2009, IEEE International Geoscience &
Remote Sensing Symposium
Митягина
Марина Ивановна, к.ф.м.н., тел.8-495-333-50-78, mityag@mx.iki.rssi.ru
7. Разработка метода определения микрофизических свойств
рассеивающих объектов двух-позиционными
схемами зондирования. Проблемы использования уравнения переноса излучения в
задаче определения углового размера ореола, образующегося вокруг пучка,
прошедшего через статистически неоднородный экран.
На базе бистатической схемы рассмотрена модель пучка, прошедшего
статистически неоднородный экран. Показано, что сечение пучка можно представить
в виде суммы распределений интенсивности неискаженного пучка и ореола. В
зависимости от использования коэффициента пропускания или экстинкции предложены
два способа определения для геометрии ореола. Наиболее наглядным выглядит
использование коэффициента экстинкции, поскольку геометрия прошедшего через
экран пучка согласуются с уравнением переноса излучения. Недостатками такой
модели являются зависимость параметра углового размера ореола от индикатрисы
рассеяния на отдельной неоднородности экрана. В этом случае размер ореола можно
найти по угловым моментам индикатрисы рассеяния, которая обычно неизвестна. В
случае рассеяния на малые углы угловой размер ореола можно определить по
поперечным моментам распределения интенсивности внутри ореола. Однако, в общем случае этих моментов может не существовать.
Отмечены принципиальные трудности определения коэффициента экстинкции при
наличии искажения пучка, поскольку требуется измерение неискаженной части пучка
прошедшего статистически неоднородный экран.
Использование
коэффициента пропускания для описание
ореола вокруг пучка приводит к тому, что модель прошедшего через экран пучка не
согласуется с уравнением переноса излучения, поскольку соответствующий
коэффициент в него не входит. В этом случае существует способ определения
углового размера ореола двухпозиционной системой, состоящей из двух приемных
каналов по изменению трассовой
зависимости геометрических форм-факторов.
Г.П. Арумов, А.В. Бухарин. Анализ зависимости между
угловым размером ореола, найденного с использованием граничных дифракционных
волн, и функцией распределения неоднородностей по размерам. // Тезисы Седьмой
Всероссийской конференции «Дистанционное зондирование Земли из космоса (Дистанционные методы исследования
атмосферных и климатических процессов)». ИКИ РАН. 16-20 ноября 2009 год. [электронный ресурс]. Москва. С
122. 1 электрон. Опт. Диск (CD-ROM).
A.V. Bukharin. Boundary Diffraction Waves and the Effective Size of the Inhomogeneous of the Scattering Object. Physics of Wave Phenomena. Принята к опубликованию в 2010 году.
Г.П. Арумов, А.В. Бухарин. Использование граничных дифракционных волн для описания искажений геометрического форм-фактора полей зрения двух приемных каналов, пересекающих статистически неоднородный объект. Международная конференция МСС-09 ²Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность². Сборник трудов, Изд-во ²URSS², Москва, 2009, с.153-158.
Арумов Гергий Петрович, к.ф.м.н.,
тел.8-495-333-31-33, arumov@iki.rssi.ru
Бухарин
Алексей Владимирович, к.ф.м.н., тел.8-495-333-32-01, tumbul@iki.rssi.ru
8. Разработка
аналитических аппроксимаций для характеристик плазменных подсистем
крупномасштабного вихря. Анализ структурных характеристик электрических флуктуаций в грозовой
облачности на основе структурных функций
На основе
имеющихся в литературе экспериментальных данных продолжена оцифровка
графического материала и разработка аналитических аппроксимаций для
вертикальных профи-лей электрического поля заряженных подсистем крупномасштабных вихрей в области высот до
(8-16) км, характеризующегося весьма сильной пространственной изменчивостью. Используя полученные аналитические аппроксимации вертикального
электрического поля в грозовой облачности рассмотрены структурные
характеристики электрических флуктуаций атмосферы с характерными
напряженностями электрического поля порядка ста киловольт на метр. Исследованы
инерционные интервалы электрической турбулентности атмосферы в грозовой
облачности, выявленные на малых и средних масштабах, вычислены скейлинговые экспоненты. Для найденных инерционных
интервалов получены аналитические аппроксимации. Оценки роли заряженных
подсистем интенсивных атмосферных вихрей показывают, что они стимулируют турбулизацию ветровых потоков, генерацию гидродинамической
спиральности, возбуждение самосогласованных вихревых движений в системе с
возникновением когерентных структур.
Л.А.Михайловская,
Н.С.Ерохин, Р.Шкевов, С.Л.Луков. Моделирование характеристик геофизических турбулентных
полей, содержащих когерентные структуры. Всероссийская конференция "Современные проблемы
дистанционного зондирования Земли из космоса", 16 - 20 ноября 2009 г. Секция ²Методы и алгоритмы обработки спутниковых данных², Москва, ИКИ РАН. Программа конференции.
Артеха
С.Н., Ерохин Н.С. О влиянии структуры заряженных областей ТЦ на процесс
генерации спиральности. Международная конференция МСС-09
²Трансформация волн,
когерентные структуры и турбулентность². Москва, ИКИ РАН. 23-25 ноября 2009 г. Программа
конференции, Изд-во ²URSS², Москва, 2009, с.16.
Н.С.Ерохин,
Н.Н.Зольникова, Л.А.Михайловская. Структурные функции электрической турбулентности
атмосферы при наличии когерентных структур. Международная
конференция МСС-09 ²Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность². Москва, ИКИ РАН. 23-25 ноября 2009 г. Программа
конференции, Изд-во ²URSS², Москва, 2009, с.12.
Н.С. Ерохин, Н.Н. Зольникова, Л.А. Михайловская, С.Л. Луков. Исследование скейлинговых параметров структурных функций атмосферного электричества для грозовой облачности. Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, Институт космических исследований РАН, Москва, ООО ²Азбука-2000², 2009, вып.6, т.I, с.139-145.
Ерохин
Николай Сергеевич, д.ф.м.н., тел.8-495-333-41-00, nerokhin@mx.iki.rssi.ru
Артеха Сергей Николаевич, к.ф.м.н.,
тел.8-495-333-53-56, sergey.arteha@gmail.com
9. Расширение и пополнение базы данных долговременных
атмосферных, ионосферных и океанографических наблюдений, разработка
программного обеспечения для описания,
стандартизации форматов хранения, поиска и доступа к данным и их визуализации в
целях исследования вариаций термодинамических характеристик системы
океан-атмосфера под влиянием солнечной и магнитосферной активности.
Продолжено создание многолетних Баз Данных (БД) траекторий тропических циклонов. Если в прошлом году они охватывали период 1945 – 2005 г.г., то теперь для некоторых регионов, в основном для Тихого океана, БД доведены до 2007 г. Разработана программа SONDVIEW для визуализации результатов вертикального зондирования атмосферы при помощи радиозондов (свободно взлетающих шаров), измеряющих температуру T, скорость ветра W и влажность Q в атмосфере. По выбору исследователя на экране компьютера одновременно отображаются профили двух параметров атмосферы, как исходных (T, W, Q), так и рассчитанных по ним энергетических характеристик: плотности, сдвига ветра, кинетической энергии и потенциальной температуры. Программа также позволяет проводить интерполяцию отдельных профилей и оперативную оценку их пригодности для дальнейшей обработки в любом выбранном диапазоне высот.
Многие климатические параметры (температуры земли и поверхности океана, давление, осадки и др.) испытывают временные вариации с характерными периодами от нескольких до нескольких десятков и более лет. Неизвестная причина этих осцилляций вместе со сходством некоторых из них с известными солнечными циклами стимулирует постоянные попытки связать эти два явления. Основные аргументы, против возможности существования такой связи состоят в том, что вариации климатических параметров не всегда происходят синхронно с соответствующими 11 и 22-летними солнечными циклами: фазовый сдвиг между климатическими и солнечными вариациями нестабилен и изменяется со временем от 0° до 180°. Кроме того, наблюдаемая на расстоянии 1 а.е. мощность проявлений солнечной активности много меньше в сравнении с коррелируемыми климатическими вариациями, что про мнению некоторых означает невозможность связи между рассматриваемыми явлениями. Необходимо отметить, однако, что последний аргумент бессмысленен вне предположения о характере возможной связи между солнечной активностью и климатом.
Выполненный нами анализ глобальных долговременных (более 150 лет) данных прямых измерений уровня осадков в различных точках земной поверхности, выявил характерный временной профиль междесятилетней компоненты вариации уровня осадков в нескольких пунктах на атлантическом побережье американского континента (Форталеза, Бразилия и Чарльстоне, США). Типичной особенностью профиля является удвоение периода колебаний и опрокидывание их фазы по отношению к сответствующей вариации числа солнечных пятен.
В
результате нашей работы показано, что наблюдаемый профиль вариации воспроизводится уравнением вынужденных
колебаний, в которой роль внешней силы играет междесятилетняя
компонента вариации солнечной
активности, характеризуемая в данном случае числом солнечных пятен Вольфа. Результат
решения показан на рисунке.
Наблюдаемое в вариации уровня осадков опрокидывание фазы по отношению к солнечной вариации обусловлено увеличением характерного периода солнечной вариации от ~20 до ~40 лет. При этом, вследствие резонансного характера взаимодействия, энергия управляющего солнечного сигнала может быть несравнимо меньше энергии вызываемого атмосферного отклика.
Резонансный характер взаимодействия предполагает существование собственных (т. е. не связанных с внешним внеатмосферным воздействием) атмосферных осцилляций с периодом в интервале от цикла Хейла (~ 22 года) до его удвоенного значения, также присутствующего в междесятилетней компоненте солнечной вариации.
Наилучшее согласие с измерениями получается при в отсутствие затухания и периоде собственных атмосферных колебаний »34 года, близким к гипотетическому циклу Брюкнера (наблюдаемые в ряде климатических параметров вариации с периодом от 35 до 40 лет). Отсутствие затухания означает, что в среднем за период осциллятор не забирает энергию от источника внешнего воздействия и осцилляции происходят за счёт собственной энергии системы. Таким образом, предложенная гипотеза, показывает возможность существования механизма солнечно-климатической связи при котором мощность управляющего солнечного сигнала может быть намного меньше по сравнению с коррелируемыми климатическими.
Результаты современных моделей глобальной циркуляции не позволяют уверенно утверждать о наличии собственных климатических колебаний. Однако в рамках рассмотрения климатической системы с позиций детерминированного хаоса возникновение подобных колебаний может быть объяснено, как результат внутренних нелинейных процессов обратной связи, свойственных подобным системам.
Полученный результат может оказаться полезным в дальнейших исследованиях механизма солнечно-климатического взаимодействия и выделении антропогенной составляющей в глобальных климатических изменениях.
Lazarev A.А. On The Relations Between
Solar-Magnetospheric Activity, El-Nino Phenomenon And
Tropical Cyclones Evolution In The North Western Part Of
http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2009/poster_programme/153
Lazarev A.A. On the scaling of wind and temperature pulsation spectra in tropical atmosphere. Международная конференция МСС-09 ²Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность². Сборник трудов, Изд-во ²URSS², Москва, 2009, с.236-241.
Лазарев А.А. О мультискейлинге спектров турбулентности в тропической атмосфере. XVIII научная сессия Совета РАН по Нелинейной Динамике, Москва, 21-22 декабря 2009 (постер).
V.M.Pankov, V.L.Prokhin, N.G.Khavenson, A.A.Gusev. Solar Flares in Soft X-rays Detected in the
Coronas-F, Geomagnetism
and Aeronomy, 2009, Vol. 49, No. 8, pp. 1130–1132
I. M. Martin, A. A. Gusev, G. I. Pugacheva. Solar activity – earth’s weather connection. Revista de Educacao e de
Tecnologia Aplicadas a Aeronautica, v. 1, NO 1 (Edicao de Lancamento), р. 35-43,
2009.
А.А.Гусев. Собственные климатические осцилляции, управляемые солнечной активностью. В декабре 2009 принята к публикации в журнал "Геомагнетизм и аэрономия"
В. М. Панков, В. Л. Прохин, Н. Г. Хавенсон, А. А. Гусев, Ю. Д. Котов, А. С. Гляненко, А. Н. Афанасьев, А. А. Карапетьянц. «Эксперимент РПС-1», Исследования солнечной активности в проекте КОРОНАС-Ф, изд. «НАУКА», 2009, (глава 16).
А.А. Гусев, И.М. Мартин. Связь вековых и 11-летних вариаций в тропическом циклогенезе, Научная сессия МИФИ-2009, Сборник тезисов, 2009, с.17.
Martin,
Лазарев Андрей Алексеевич, к.ф.м.н., тел.8-495-333-41-67, feliscatus@mail.ru
Гусев Анатолий Александрович, к.ф.м.н., тел.8-495-333-30-45, vpan-iki@yandex.ru
10. Развитие спектроскопических методов
дистанционных измерений для определения метеорологических атмосферных
параметров на основе угловых и спектральных распределений
интенсивности излучения в ИК-диапазоне.
Определение параметров окружающей среды по материалам аэрокосмических наблюдений
для моделирования экологической обстановки.
Проведен анализ дистанционных методов определения характеристик облачности- температуры, высоты верхней границы и фазового состава, необходимых для численных моделей прогноза погоды. Предложенные методики включают измерения интенсивности излучения в окнах прозрачности и в полосах поглощения водяного пара, воды и льда в среднем ИК-диапазоне с привлечением данных в ближнем ИК-диапазоне (0.7-2) мкм и микроволновом диапазоне спектра.
По результатам синхронных комплексных измерений в этих
диапазонах спектра, проведенных со спутников серии «Космос», показана
возможность разделения оптически плотных и полупрозрачных облаков верхнего
яруса для однослойной и многослойной облачности. Определены погрешности определения
температуры и высоты верхней границы облаков с учетом экспериментальных
данных об излучательной способности.
Е.М.
Козлов. Исследование
возможности дифференциации вариаций восходящего излучения САП в оптическом
диапазоне длин волн. Предварительные результаты. Современные проблемы
дистанционного зондирования земли из космоса. Сборник научных статей,
вып.6, т.I, Москва, ООО «Азбука-2000», с.189-195,
2009.
В.И.Сячинов, М.А.Кузнецова. Определение поправок, связанных с рассеянием радиации в
облаках
при определении их верхней границы дистанционным методом. Современные
проблемы дистанционного зондирования земли из космоса. Сборник научных
статей, вып.6, т. II, Москва, ООО «Азбука-2000», с. 211-216, 2009.
С.А.Втюрин, Н.А.Князев, Ю.А.Палатов. Построение прогнозных моделей развития экологических событий по
данным аэрокосмического зондирования. IV Всероссийская научная школа и
конференция «Радиофизические методы в дистанционном зондировании сред»,
Муром-2009, 30.06-3.07.2009 г., сборник трудов, 5 стр.
С.А.Втюрин, Н.А.Князев, Ю.А.Полушковский. Численное моделирование прогноза нефтяного
загрязнения по данным аэрокосмического зондирования с отображением в геоинформационной системе. Вторая Всероссийская
научно-техническая конференция «Актуальные проблемы ракетно-космического
приборостроения и информационных технологий», посвященной 100-летию со дня
рождения М.С. Рязанского, 2-4 июня 2009 г., ФГУП "РНИИКП", Москва,
сборник трудов, 11 стр.
Н.А.Князев,
Ю.А.Палатов, А.В.Герасимов, А.М.Антохин, В.Н.Фатеенков. Перспективы применения малых станций приема спутниковой информации
для прогнозного и ситуационного моделирования экологической обстановки.
Конференция ²Методы и устройства передачи и обработки
информации², сборник научных трудов "Методы и
устройства передачи и обработки информации" (Муромский институт
Владимирского государственного университета, г. Муром),
изд.
«Радиотехника», г. Москва, 2009 г., в печати.
Н.А.Князев,
А.М.Антохин, С.А.Втюрин,
Ю.А.Палатов. Задача
определения из космоса облаков физиологически активных веществ (ФАВ) в
приземном слое атмосферы. Доклад на Седьмой Всероссийской Открытой конференции ²Современные
проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса², ИКИ
РАН, 16 – 20 ноября 2009 г., программа конференции.
Ю.А.Палатов,
А.М.Антохин, В.И.Казанцев, Н.А.Князев. Радиолокатор бокового обзора для
экологического мониторинга из космоса. Доклад на Седьмой Всероссийской Открытой
конференции ²Современные проблемы дистанционного
зондирования Земли из космоса², ИКИ РАН, 16 – 20 ноября 2009 г.,
программа конференции.
А.К.Городецкий. Спектрорадиометрия
облачной атмосферы. Доклад на Седьмой Всероссийской Открытой конференции ²Современные
проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса², ИКИ
РАН, 16 – 20 ноября 2009 г., программа конференции.
В.И.Сячинов. Определение содержания водяного пара в атмосфере по спектрофото-метрическим измерениям
со спутников. Доклад на Седьмой Всероссийской Открытой конференции ²Современные
проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса², ИКИ
РАН, 16 – 20 ноября 2009 г., программа конференции.
С.А.Втюрин, А.М.Антохин, Н.А.Князев, Ю.А.Палатов. Современное состояние и перспективы
выявления и прогноза распространения нефтезагрязнений
на водной поверхности по данным ДЗЗ из космоса.
Доклад на Седьмой Всероссийской Открытой конференции ²Современные
проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса², ИКИ
РАН, 16 – 20 ноября 2009 г., программа конференции.
Е.М.Козлов. Результаты исследований
относительных передаточных характеристик системы атмосфера-поверхность для
дифференцированных вариаций спектральной яркости восходящего
излучения
с идентификатором 880 нм. Доклад на Седьмой Всероссийской Открытой конференции ²Современные
проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса², ИКИ
РАН, 16 – 20 ноября 2009 г., программа конференции.
Городецкий Александр
Константинович, к.ф.м.н., тел.8-495-333-32-12, gora@mx.iki.rssi.ru
11. Исследование
временной зависимости положения верхней границы мощной облачности и ее
термодинамических параметров при развитии облака с учетом выделения скрытой
теплоты конденсации пара, слоев инверсии температуры атмосферы и конвекции.
Анализ распределения основных термодинамических параметров влажной атмосферы с
высотой.
В 2009 году выполнены работы, в которых исследован
турбулентный конвективный слой облачной атмосфере. Термодинамика насыщенного
влажного воздуха и вертикальные распределения термодинамических функций
отличаются от соответствующих распределений в сухом воздухе. Наличие
сконденсированной влаги внутри облака существенно изменяет термодинамику
системы и, как результат, вертикальные профили всех параметров задачи. Для
определения высоты конвективного слоя необходимо построить профили основных
термодинамических величин внутри облака. Нагрев внутренней части облака в
процессе его роста происходит за счет выделения скрытой теплоты конденсации
пара. При этом, поступающая из нижележащих слоев влага
расходуется на насыщение воздуха паром и сопровождается образованием капель.
Для изучения развития турбулентного конвективного слоя в плотных облаках
необходимо учитывать термодинамику насыщенного влажного воздуха.
Термодинамическая система насыщенного влажного воздуха, описывается пятью
параметрами - давлением и плотностью сухого воздуха, упругостью насыщенного пара,
плотностью пара и температурой смеси. В случае термодинамического равновесия на
эти параметры должны быть наложены три условия, ограничивающие размерность
пространства параметров задачи до двух. Это - уравнение состояния сухого
воздуха рассматриваемого как идеальный газ, уравнения состояния водяного пара,
также рассматриваемого как идеальный газ, и уравнение Клапейрона
– Клаузиуса. В результате получены распределения
термодинамических параметров облачной атмосферы и рост турбулентного слоя.
Рассмотрена также задача об основном состоянии климатических параметров
атмосферы, обусловливающих потепление климата Земли. Построена
горизонтально-однородная модель распределения вертикальных потоков
инфракрасного излучения и оценены с помощью этой модели такие параметры, как
температура тропопаузы и поверхности планеты, а также толщины адиабатического
слоя атмосферы. Построенная модель позволяет определить основное состояние
климата планеты, на основании которого можно строить динамическую теорию
климата планеты.
P.B.Rutkevich, B.P.Rutkevich, G.S.Golitsyn. Time development of the
upper cloud edge in one-dimensional approximation based on moist
thermodynamics. Adv. Geosci. (ADGEO),
v.15, p.65–69, 2009.
P.B.
Rutkevich and B.P. Rutkevich. Adiabatic profiles in a planet
atmosphere with account of a greenhouse gas. EMS Annual
Meeting Abstracts, v.6, EMS2009-39, 2009 9th
М.В.Заволженский,
П.Б.Руткевич. Промежуточная стадия смерча. Современные проблемы дистанционного
зондирования земли из космоса. Сборник научных статей, Москва ООО ²Азбука-2000²,
2009, вып.6, т.II, с.118-125.
Руткевич Петр Борисович, д.ф.м.н.,
тел.8-495-333-25-01, peter_home@tarusa.ru