Диагностика насыщения внутренних атмосферных волн и определение их характеристик в стратосфере земли с помощью радиозондовых измерений

Диагностика насыщения внутренних атмосферных волн и определение их характеристик в стратосфере земли с помощью радиозондовых измерений

Автор: Губенко В.Н., Кириллович И.А.

Журнал: Солнечно-земная физика @solnechno-zemnaya-fizika

Статья в выпуске: 2 т.4, 2018 года.

Бесплатный доступ

Внутренние гравитационные волны (ВГВ) в значительной степени определяют структуру и циркуляцию атмосферы Земли путем переноса волновой энергии и импульса из нижних слоев в верхние. Поскольку внутренние волны могут свободно распространяться в устойчиво стратифицированной атмосфере, то аналогичные эффекты можно ожидать в атмосферах Марса и Венеры. Наблюдения флуктуаций температуры и скорости ветра, обусловленных внутренними волнами в атмосфере Земли, показали, что волновые амплитуды возрастают с увеличением высоты, однако недостаточно быстро, чтобы соответствовать их росту из-за экспоненциального уменьшения плотности в отсутствие диссипации энергии. Линейная теория ВГВ объясняет такое замедление темпа роста амплитуды следующим образом: если волновая амплитуда превышает пороговую величину, это приводит к неустойчивости и возникновению турбулентности, которая препятствует дальнейшему увеличению амплитуды (насыщение внутренних волн). Полагают, что динамическая (сдвиговая) и конвективная неустойчивости являются теми механизмами, которые вносят наибольший вклад в диссипацию энергии и насыщение ВГВ в атмосфере...

Еще

Атмосфера земли, внутренние гравитационные волны, насыщение, радиозондовые измерения, скорость ветра, температура

Короткий адрес: https://sciup.org/142220288

IDR: 142220288   |   DOI: 10.12737/szf-42201807

Список литературы Диагностика насыщения внутренних атмосферных волн и определение их характеристик в стратосфере земли с помощью радиозондовых измерений

  • Гаврилов Н.М., Мануйлова Р.О. Многолетние глобальные распределения мезомасштабных вариаций радиорефракции атмосферы по данным GPS спутника CHAMP//Изв. ВУЗов. Радиофизика. 2016. Т. 59, № 7. C. 593-604.
  • Гилл А. Динамика атмосферы и океана. М.: Мир. 1986. Т. 1. 397 с.
  • Госсард Э.Э., Хук У.Х. Волны в атмосфере. М.: Мир, 1978. 532 с. р
  • Губенко В.Н., Павельев А.Г., Салимзянов Р.Р., Андреев В.Е. Методика определения параметров внутренней гравитационной волны по измерению вертикального профиля температуры или плотности в атмосфере Земли//Косм. иссл. 2012. Т. 50, № 1. С. 23-34.
  • Губенко В.Н., Кириллович И.А., Павельев А.Г. Характеристики внутренних волн в атмосфере Марса, полученные на основе анализа вертикальных профилей температуры миссии Mars Global Surveyor//Косм. иссл. 2015. Т. 53, № 2. C. 141-151 DOI: 10.7868/S0023420615020028
  • Губенко В.Н., Кириллович И.А., Павельев А.Г., Андреев В.Е. Обнаружение насыщенных внутренних гравитационных волн и реконструкция их характеристик в атмосфере Марса//Изв. ВУЗов. Физика. 2016a. Т. 59, № 12-2. C. 46-49.
  • Губенко В.Н., Кириллович И.А., Лиу Й.-А., Павельев А.Г. Мониторинг активности внутренних гравитационных волн в атмосфере Арктики и Антарктики//Изв. ВУЗов. Физика. 2016b. Т. 59, № 12-3. C. 80-85.
  • Губенко В.Н., Павельев А.Г., Андреев В.Е. и др. Радиозатменные исследования внутренних волн и слоистых структур в атмосферах Земли, Марса и Венеры//Современные достижения в плазменной гелиогеофизике. 2016c. М.: ИКИ РАН, 2016. С. 548-554. URL: http://iki.cosmos.ru/books/2016petrukovich-2.pdf (дата обращения: 31.03.2018).
  • Altieri F., Migliorini A., Zasova L., et al. Modeling VIRTIS/VEX O2(a1g) nightglow profiles affected by the propagation of gravity waves in the Venus upper mesosphere//J. Geophys. Res. 2014. V. 119. P. 2300-2316
  • DOI: 10.1002/2013JE004585
  • Cot C., Barat J. Wave-turbulence interaction in the stratosphere: A case study//J. Geophys. Res. 1986. V. 91, D2. P. 2749-2756.
  • Creasey J.E., Forbes J.M., Hinson D.P. Global and seasonal distribution of gravity wave activity in Mars’ lower atmosphere derived from MGS radio occultation data//Geophys. Res. Let. 2006. V. 33, L01803
  • DOI: 10.1029/2005GL024037
  • Fritts D.C. A review of gravity wave saturation processes, effects, and variability in the middle atmosphere//Pure Appl. Geophys. 1989. V. 130. P. 343-371.
  • Fritts D.C., Alexander M.J. Gravity wave dynamics and effects in the middle atmosphere//Rev. Geophys. 2003. V. 41, N 1. P. 1-59
  • DOI: 10.1029/2001RG000106
  • Gavrilov N.M., Karpova N.V., Jacobi Ch., Gavrilov A.N. Morphology of atmospheric refraction index variations at different altitudes from GPS/MET satellite observations//J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2004. V. 66, N 6-9. P. 427-435.
  • Gorbunov M.E., Gurvich A.S. Microlab-1 experiment: Multipath effects in the lower troposphere//J. Geophys. Res. 1998. V.103, D12. P. 13819-13826.
  • Gubenko V.N., Andreev V.E., Pavelyev A.G. Detection of layering in the upper cloud layer of Venus northern polar atmosphere observed from radio occultation data//J. Geophys. Res. 2008a. V. 113, E03001
  • DOI: 10.1029/2007JE002940
  • Gubenko V.N., Pavelyev A.G., Andreev V.E. Determination of the intrinsic frequency and other wave parameters from a single vertical temperature or density profile measurement//J. Geophys. Res. 2008b. V. 113, D08109
  • DOI: 10.1029/2007JD008920
  • Gubenko V.N., Pavelyev A.G., Salimzyanov R.R., Pavelyev A.A. Reconstruction of internal gravity wave parameters from radio occultation retrievals of vertical temperature profiles in the Earth’s atmosphere//Atmos. Meas. Tech. 2011. V. 4, N 10. P. 2153-2162
  • DOI: 10.5194/amt-4-2153-2011
  • Gubenko V.N., Pavelyev A.G., Kirillovich I.A., Liou Y.-A. Case study of inclined sporadic E layers in the Earth’s ionosphere observed by CHAMP/GPS radio occultations: Coupling between the tilted plasma layers and internal waves//Adv. Space Res. 2018. V. 61, N 7. P. 1702-1716
  • DOI: 10.1016/j.asr.2017.10.001
  • Hines C.O. Tropopausal mountain waves over Arecibo: A case study//J. Atmos. Sci. 1988. V. 46, N 4. P. 476-488.
  • Horinouchi T., Tsuda T. Spatial structures and statistics of atmospheric gravity waves derived using a heuristic vertical cross section extraction from COSMIC GPS radio occultation data//J. Geophys. Res. 2009. V. 114, D16110
  • DOI: 10.1029/2008JD011068
  • Liou Y.A., Pavelyev A.G., Huang C.Y., et al. Analytic method for observation of the gravity waves using radio occultation data//Geophys. Res. Let. 2003. V. 30, N 20. CiteID 2021
  • DOI: 10.1029/2003GL017818
  • Liou Y.A., Pavelyev A.G., Wickert J. et al. Response of GPS occultation signals to atmospheric gravity waves and retrieval of gravity wave parameters//GPS Solutions. 2004. V. 8, N 2. P. 103-111.
  • Noersomadi N., Tsuda T. Comparison of three retrievals of COSMIC GPS radio occultation results in the tropical upper troposphere and lower stratosphere//Earth, Planets and Space. 2017. V. 69:125
  • DOI: 10.1186/s40623-017-0710-7
  • Pavelyev A.G., Liou Y.A., Wickert J., et al. New Applications and Advances of the GPS Radio Occultation Technology as Recovered by Analysis of the FORMOSAT-3/COSMIC and CHAMP Data-Base//New Horizons in Occultation Research: Studies in Atmosphere and Climate. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. 2009. P. 165-178
  • DOI: 10.1007/978-3-642-00321_9
  • Pavelyev A.G., Liou Y.A., Zhang K., et al. Identification and localization of layers in the ionosphere using the eikonal and amplitude of radio occultation signals//Atmos. Meas. Tech. 2012. V. 5, N 1. P. 1-16
  • DOI: 10.5194/amt-5-1-2012
  • Pavelyev A.G., Liou Y.A., Matyugov S.S., et al. Application of the locality principle to radio occultation studies of the Earth's atmosphere and ionosphere//Atmos. Meas. Tech. 2015. V. 8, N 7. P. 2885-2899
  • DOI: 10.5194/amt-8-2885-2015
  • Peralta J., Sanchez-Lavega A., Lopez-Valverde M.A., et al. Venus’s major cloud feature as an equatorially trapped wave distorted by the wind//Geophys. Res. Let. 2015. V. 42
  • DOI: 10.1002/2014GL062280
  • Pfister L., Chan K.R., Bui T.P. et al. Gravity waves gene-rated by a tropical cyclone during the STEP tropical field program: A case study//J. Geophys. Res. 1993. V. 98, D5. P. 8611-8638.
  • Rechou A., Kirkwood S., Arnault J., Dalin P. Short vertical-wavelength inertia gravity waves generated by a jet-front system at Arctic latitudes -VHF radar, radiosondes, and numerical modeling//Atmos. Chem. Phys. 2014. V. 14. P. 6785-6799
  • DOI: 10.5194/acp-14-6785-2014
  • Sacha P., Foelsche U., Pisoft P. Analysis of internal gravity waves with GPS RO density profiles//Atmos. Meas. Tech. 2014. V. 7. P. 4123-4132
  • DOI: 10.5194/amt-7-4123-2014
  • Steiner A.K., Kirchengast G. GW spectra from GPS/MET occultation observations//J. Atmos. Ocean. Tech. 2000. V. 17. P. 495-503.
  • Tsuda T., Hocke K. Vertical wave number spectrum of temperature fluctuations in the stratosphere using GPS occultation data//J. Meteorol. Soc. Jpn. 2002. V. 80, 4B. P. 1-13.
  • Tsuda T., Nishida M., Rocken C., Ware R.H. A global morphology of GW activity in the stratosphere revealed by the GPS occultation data (GPS/MET)//J. Geophys. Res. 2000. V. 105, D6. P. 7257-7273.
  • Xiao C.Y., Hu X. Analysis on the global morphology of stratospheric gravity wave activity deduced from the COSMIC GPS occultation profiles//GPS Solutions. 2010. V. 14. P. 65-74
  • DOI: 10.1007/s10291-009-0146-z
  • Zagar N., Jelic D., Blaauw M., Bechtold P. Energy spectra and inertia-gravity waves in global analyses//J. Atmosph. Sci. 2017. V. 74, N 8. P. 2447-2466
  • DOI: 10.1175/JAS-D-16-0341.1
  • Zink F., Vincent R.A. Wavelet analysis of stratospheric gravity wave packets over Macquarie Island. 1. Wave parameters//J. Geophys. Res. 2001. V. 106, D10. P. 10275-10288.
  • URL: http://www.sparc.sunysb.edu/(дата обращения 9 марта 2018 г.).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp