Источники солнечных немигрирующих приливов в средней атмосфере

• Автор: Суворова, Екатерина Владимировна
• Шифр специальности: 25.00.30
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Содержание

Введение

Глава 1 Аналитический обзор

1.1 Термические приливы в атмосфере Земли

1.2 Влияние озона на гидротермодинамику средней атмосферы

Глава 2 Теория атмосферных приливов

2.1 Классическая теория приливных колебаний

2.2 Неклассическая теория (учет фонового ветра)

2.3 Нелинейное взаимодействие волн

2.4 Моделирование атмосферных приливов

Глава 3 Глобальная полуэмпирическая модель распределения озона
3.1 Общие сведения об атмосферном озоне
3.2 Используемые данные
3.3 Долготные неоднородности в распределении озона
3.4 Описание трехмерной модели концентрации озона
3.5 Учет трехмерного распределения озона при моделировании
3.6 Обсуждение и выводы
Глава 4 Моделирование структуры и циркуляции средней атмосферы
4.1 Описание модельного эксперимента
4.2 Результаты моделирования циркуляции, стационарных
планетарных волн и приливов '
4.3 Обсуждение и выводы
Глава 5 Нелинейное взаимодействие приливных компонент
5.1 Описание модельного эксперимента
5.2 Генерация вторичных приливов и воздействие приливов на
циркуляцию и термическую структуру средней атмосферы
5.3 Обсуждение и выводы
Заключение
Список использованных источников

Обозначения и сокращения

MSISE
MACMKU
COMMA-LIM
NCEP/NCAR
UK Met Office

ECMWF

поток Э-П

- планетарная волна
- стационарная планетарная волна
- стационарная планетарная волна с зональным волновым числом П1=
- мезосфера и нижняя термосфера
- Модель Средней и Верхней Атмосферы
- Global Scale Wave Model
- Mass Spectrometer and Incoherent Scatter Radar Extended Model
- Middle Atmosphere Circulation Model at Kyushu University
- Cologne Model of the Middle Atmosphere - Leipzig Institute for Meteorology
- National Centre of Environmental Prediction / National Centre of Atmospheric Research
- United Kingdome Meteorological Office
- внезапное стратосферное потепление
- общее содержание озона
- European Centre for Medium-Range Weather Forecasts
- Global Ozone Monitoring Experiment
- поток Элиассена-Пальма
- внутренние гравитационные волны

Введение
В настоящее время не вызывает сомнения факт взаимодействия динамических процессов в различных атмосферных слоях. Основным механизмом такого взаимодействия является вертикальное распространение атмосферных волн различных временных и пространственных масштабов и их воздействие на тепловой и динамический режим средней и верхней атмосферы при диссипации (Т^огеНэеу е1 а1., 2007]. Изучение вопросов генерации, распространения и последующей диссипации атмосферных волн является одной из важнейших фундаментальных задач физики атмосферы и околоземного космического пространства. Последние десятилетия характеризуются интенсивным развитием аэрокосмических и наземных систем наблюдения за тепловой структурой, газовым составом и динамическим режимом атмосферы иа различных высотах. Особую важность указанные исследования играют в связи с необходимостью обнаружения и контроля возможных климатических изменений, связанных с антропогенными и естественными воздействиями. Анализ результатов обработки экспериментального материала, полученного с помощью наземных и спутниковых наблюдений, показывает постоянное присутствие в атмосфере Земли волновых возмущений глобального масштаба (планетарных волн и приливных колебаний).
Эти крупномасштабные возмущения среднезонального состояния атмосферных параметров обычно аппроксимируют суммой зональных гармоник, причем на высотах средней атмосферы наиболее существенный вклад в долготные вариации вносят только гармоники с малыми зональными волновыми числами, так называемые планетарные волны и атмосферные приливы. Планетарные волны (ПВ) можно разделить на бегущие (имеющие ненулевую зональную фазовую скорость) и стационарные (СПВ - неподвижные относительно земной поверхности). Последние возбуждаются в тропосфере из-за крупномасштабных долготных неоднородностей орографии и различий в нагреве материков и океанов. В зимние месяцы при наличии западных (направ-

and Vial, 1991] для интерпретации наблюдаемой модуляции приливных амплитуд как взаимодействия между приливами и планетарными волнами.
В общем виде нелинейное взаимодействие двух волн
A = Aq cos + wjjAj и В = cos m^t + J носит следующий характер:
AB - ^ AqBq (cos a)x cos {co^t + m^X) |=
= — t1q5q(cos ((«j + ty2^ ^ + ^)+cos ((^j -<»2) ^ + ~ m2)^]}
Частоты (coy + co2) и ~®2^ называются комбинационными. Однако обычно рассматривают только взаимодействие между различными волнами, предполагая, что нелинейным самовзаимодействием первичных волн (возбуждением вторичных волн с удвоенными волновыми числами и частотами) можно пренебречь. Мы считаем, что необходимо учитывать этот механизм, в результате которого образуются еще две волны cos (2ay + 2/WjAj и
cos + 2т^Хj. Таким образом, в результате нелинейного взаимодействия
двух первичных волн получается набор из четырех вторичных волн, как указывалось выше.
Рассмотрим нелинейное взаимодействие СПВ с мигрирующими приливами.
Суточный (т=1) прилив и СПВ1:
1 1 + Я Ixcos Я = cos L^, + 2A] + COS + COS f f+ 2АІ
1 24 J 24 J ,24 j V 12 J
Полусуточный (т=2) прилив и СПВ 1: