1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Физика атмосферы и океана
  4. T. 59, № 3, 2023

Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2023, T. 59, № 3, стр. 275-285

Субмезомасштабные волнообразные структуры в атмосферном пограничном слое и их параметры по данным содарных измерений в Подмосковье

Д. В. Зайцева a, *, М. А. Каллистратова a, В. С. Люлюкин a, c, Р. Д. Кузнецов b, Д. Д. Кузнецов a, Н. В. Вазаева a, c

a Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН
119017 Москва, Пыжевский пер., д. 3, Россия

b Финский метеорологический институт
FI-00101 Хельсинки, пл. Эрик Пальмен, 1, Финляндия

c Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
105005 Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5, к. 1, Россия

* E-mail: zaycevadv@gmail.com

Поступила в редакцию 03.11.2022
После доработки 07.02.2023
Принята к публикации 10.03.2023

Аннотация

В работе представлены результаты исследования параметров волнообразных структур на основе данных многолетнего непрерывного содарного мониторинга атмосферного пограничного слоя (АПС). Рассматриваются субмезомасштабные внутренние гравитационные волны (ВГВ) неорографического происхождения, захваченные в устойчиво-стратифицированном АПС (УАПС). Приводятся статистические данные о параметрах двух классов ВГВ: внутренних гравитационно-сдвиговых волн (ВГСВ) типа валов Кельвина-Гельмгольца (ВКГ) и волн плавучести (ВП). Идентификация и классификация ВГВ производилась путем визуального анализа содарных эхограмм. Были использованы данные измерений, проводимых в сельской местности в Подмосковье. Были исследованы сезонная и суточная изменчивости частоты регистрации волн обоих классов, проанализированы значения параметров наблюдавшихся волн, а также проведено сопоставление диапазонов и средних значений этих величин.

Ключевые слова: содар, устойчиво-стратифицированный атмосферный пограничный слой, внутренние гравитационные волны, валы Кельвина-Гельмгольца, волны плавучести

Список литературы

  1. Бызова Н.Л., Иванов В.Н., Гаргер А.К. Турбулентность в пограничном слое атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 263 с.

  2. Госсард Э., Хук У. Волны в атмосфере. М.: Мир, 1978. 532 с.

  3. Зайцева Д.В., Каллистратова М.А., Люлюкин В.С. и др. Воздействие внутренних гравитационных волн на флуктуации метеорологических параметров атмосферного пограничного слоя // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2018. Т. 54. № 2. С. 195–205.

  4. Кадыгров Е.Н., Кузнецова И.Н. Методические рекомендации по использованию данных дистанционных измерений профилей температуры в атмосферном пограничном слое микроволновыми профилемерами: теория и практика. Долгопрудный: Физматкнига, 2015. 171 с.

  5. Камардин А.П., Одинцов С.Л., Скороходов А.В. Идентификация внутренних гравитационных волн в атмосферном пограничном слое по данным содара // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 9. С. 812–818.

  6. Кузнецов Р.Д. Акустический локатор ЛАТАН-3 для исследований атмосферного пограничного слоя // Оптика атмосферы и океана. 2007. Т. 20. № 8. С. 749–753.

  7. Куличков С.Н., Цыбульская Н.Д., Чунчузов И.П. и др. Исследования внутренних гравитационных волн от атмосферных фронтов в московском регионе // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2017. Т. 53. № 4. С. 455–469.

  8. Люлюкин В.С., Каллистратова М.А., Кузнецов Р.Д. и др. Внутренние гравитационно- сдвиговые волны в атмосферном пограничном слое по данным акустической локации // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51. № 2. С. 218–229.

  9. Люлюкин В.С., Каллистратова М.А., Крамар В.Ф. и др. О барических системах, благоприятствующих возникновению гравитационно-сдвиговых волн в АПС // Турбулентность, динамика атмосферы и климата: сборник трудов. М., 2018. С. 559–563.

  10. Чунчузов И.П., Куличков С.Н., Попов О.Е. и др. Волновые возмущения атмосферного давления и скорости ветра в тропосфере, связанные с солнечным терминатором // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57. № 6. С. 665–679.

  11. Banakh V.A., Smalikho I.N., Falits A.V. Wind–Temperature Regime and Wind Turbulence in a Stable Boundary Layer of the Atmosphere: Case Study // Remote Sens. 2020. V. 12. № 6. P. 955.

  12. Fukao S., Luce H., Mega T. et al. Extensive studies of large-amplitude Kelvin–Helmholtz billows in the lower atmosphere with VHF middle and upper atmosphere radar // Q. J. R. Meteorol. Soc. 2011. V. 137. № 657. P. 1019–1041.

  13. Jiang Q. Impact of Elevated Kelvin–Helmholtz Billows on the Atmospheric Boundary Layer //J. Atm. Sci. 2021. V. 78. № 12. P. 3983–3999.

  14. Kallistratova M.A., Kouznetsov R.D., Kramar V.F. et al. Profiles of wind speed variances within nocturnal low-level jets observed with a sodar // J. Atmos. Ocean. Technol. 2013. V. 30. № 9. P. 1970–1977.

  15. Kallistratova M.A., Petenko I.V., Kouznetsov R.D. et al. Kelvin-Helmholtz billows in rising morning inversions // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2019. V. 231. № 1. P. 012025.

  16. Kurgansky M.V. On short-wave instability of the stratified Kolmogorov flow // Theoretical and Computational Fluid Dynamics. 2022. T. 36. № 4. C. 575–595.

  17. Mayor S.D. Observations of microscale internal gravity waves in very stable atmospheric boundary layers over an orchard canopy // Agric. For. Meteorol. 2017. V. 244. P. 136–150.

  18. Nappo C.J. An introduction to atmospheric gravity waves. Amsterdam-Boston-Heidelberg: Elsevier Inc., 2013. 359 p.

  19. Pekour M. S., Kallistratova M.A., Lokoschenko M.A. et al. Acoustic sounding study of the mixing layer over a city // CIS Selected Papers: Optical Monitoring of the Environment. SPIE, 1993. V. 2107. P. 169–193.

  20. Petenko I., Mastrantonio G., Viola A. et al. Wavy vertical motions in the ABL observed by sodar // Boundary-Layer Meteorol. 2012. V. 143. № 1. P. 125–141.

  21. Petenko I., Argentini S., Casasanta G. et al. Wavelike structures in the turbulent layer during the morning development of convection at Dome C, Antarctica // Boundary-Layer Meteorol. 2016. V. 161. № 2. P. 289–307.

  22. Rees J.M., Denholm–Price J.C.W., King J.C. et al. A Climatological Study of Internal Gravity Waves in the Atmospheric Boundary Layer Overlying the Brunt Ice Shelf, Antarctica // J. Atm. Sci. 2000. V. 57. № 4. P. 511–526.

  23. Russell P.B., Uthe E.E. Regional patterns of mixing depth and stability: Sodar network measurements for input to air quality models // Bulletin of the American M-eteorological Society. 1978. V. 59. № 10. P. 1275–1287.

  24. Sun J., Mahrt L., Nappo C. et al. Wind and temperature oscillations generated by wave–turbulence interactions in the stably stratified boundary layer // J. Atm. Sci. 2015. V. 72. № 4. P. 1484–1503.

  25. Sun J., Nappo C.J., Mahrt L. et al. Review of wave-tu-rbulence interactions in the stable atmospheric boundary layer // Rev. Geophys. 2015. V. 53. № 3. P. 956–993.

  26. Thorpe S.A. Turbulence in stably stratified fluids: A review of laboratory experiments // Boundary-Layer Meteorol. 1973. V. 5. № 1. P. 95–119.

  27. Viana S., Yagüe C., Maqueda G. Propagation and effects of a mesoscale gravity wave over a weakly-stratified nocturnal boundary layer during the SABLES2006 field campaign // Boundary-Layer Meteorol. 2009. V. 133. № 2. P. 165–188.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Физика атмосферы и океана

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал