1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 10, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 10, стр. 77-90

Связанная генерация акустических и гравитационных волн тропосферными тепловыми источниками

С. П. Кшевецкий 1, 3, 4, *, Ю. А. Курдяева 2, 3, Н. М. Гаврилов 3

1 Балтийский федеральный университет им. И. Канта
Калининград, Россия

2 Калининградский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук
Калининград, Россия

3 Санкт-Петербургский государственный университет
Санкт-Петербург, Россия

4 Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова Российской академии наук
Москва, Россия

* E-mail: SPKshev@gmail.com

Поступила в редакцию 31.05.2023
После доработки 17.06.2023
Принята к публикации 20.06.2023

Аннотация

Теоретически исследуются генерация акустико-гравитационных волн метеорологическими источниками тепла в тропосфере и распространение этих волн до высот верхней атмосферы. Выведены уравнения, описывающие по отдельности генерацию и распространение акустической и гравитационной волн локальным источником тепла. Тепловой источник волн представлен в виде парциальных источников гравитационных и акустических волн. Получена оценка мощности этих парциальных источников и показано, что их мощности различаются примерно вдвое, независимо от формы, размеров и частоты теплового источника. Показано, что генерация гравитационных волн не может происходить без соответствующей генерации акустических: эти волны генерируются только совместно. Разделение задачи о волнах от источника тепла на две отдельные (от гравитационного и акустического источников) проиллюстрировано прямым моделированием этих волн. Обсуждается применение полученных результатов к проблеме параметризации акустико-гравитационных волн в моделях общей циркуляции и климатических моделях.

Ключевые слова: внутренние гравитационные волны, акустические волны, верхняя атмосфера, тропосфера, метеорология.

Список литературы

  1. Artru J., Ducic V., Kanamori H. et al. // Geophys. J. Int. 2005. V. 160. № 3. P. 840; https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2005.02552.x

  2. Borchevkina O., Karpov I., Karpov M. // Atmosphere. 2020. V. 11. № 9. P. 1017; https://doi.org/10.3390/atmos11091017

  3. Chernigovskaya M.A., Shpynev B.G., Ratovsky K.G. // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 2015. V. 136. № 3. P. 235; https://doi.org/10.1016/j.jastp.2015.07.006

  4. Fritts D.C., Vadas S.L., Wan K. et al. // Ibid. 2006. V. 68. № 3–5. P. 247; https://doi.org/10.1016/j.jastp.2005.04.010

  5. Plougonven R., Zhang F. // Rev. Geophys. 2014. V. 52. № 1. P. 1; https://doi.org/10.1002/2012RG000419

  6. Plougonven R., Snyder Ch. // J. Atmos. Sci. 2007. V. 64. № 7. P. 2502; https://doi.org/10.1175/JAS3953.1

  7. Гаврилов Н.М., Коваль А.В., Погорельцев А.И. и др. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49. № 4. С. 401; https://doi.org/10.7868/S0002351513040032

  8. Голубков Г.В., Адамсон С.О., Борчевкина О.П. и др. // Хим.физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 531; https://doi.org/10.31857/S0207401X22050053

  9. Бахметьева Н.В., Григорьев Г.И., Калинина Е.Е. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 4. С. 73; https://doi.org/0.31857/S0207401X23040039

  10. Karpov I., Kshevetskii S. // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 2017. V. 164. P. 89; https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.07.019

  11. Kshevetskii S.P., Gavrilov N.M. // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 2005. V. 67. № 11. P. 1014; https://doi.org/10.1016/j.jastp.2005.02.013

  12. Кшевецкий С.П., Гаврилов Н.М. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50. № 1. С. 76; https://doi.org/10.7868/S0002351513050040

  13. Gettelman A., Mills M.J., Kinnison D.E. et al. // J. Geophys. Res. Atmos. 2019. V. 124. P. 12380; https://doi.org/10.1029/2019JD030943

  14. Richter J.H., Sassi F., Garcia R.R. // J. Atmos. Sci. 2010. V. 67. P. 136; https://doi.org/10.1175/2009JAS3112.1

  15. Akmaev R.A., Forbes J.M., Hagan M.E. // Geophys. Res. Lett. 1996. V. 23. № 16. P. 2173; https://doi.org/10.1029/96GL01977

  16. Akmaev R.A., Yudin V.A., Ortland D.A. // Ann. Geophys. 1997. V. 15. № 9. P. 1187; https://doi.org/10.1007/s00585-997-1187-7

  17. Кшевецкий С.П., Курдяева Ю.А., Гаврилов Н.М. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2023. Т. 59. № 1. С. 44; https://doi.org/10.31857/S0002351523010078

  18. Бахметьева Н.В., Григорьев Г.И., Калинина Е.Е. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 441; https://doi.org/10.31857/S0207401X22050028

  19. Лебедь И.В. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 4. С. 81; https://doi.org/10.31857/S0207401X22040045

  20. Кшевецкий С.П. // Журн. вычисл. математики и мат. физики. 2001. Т. 41.№ 2. С. 295.

  21. Richtmayer R.D. Principles of advanced mathematical physics. V. 1. New York: Springer-Verlaq, 1978.

  22. Gossard E.E., Hooke W.H. Waves in the atmosphere. N.Y.: Elsevier Scientific Publ. Co., 1975.

  23. Дикий Л.А. Теория колебаний земной атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1969.

  24. Брежнев Ю.В., Кшевецкий С.П., Лебле С.Б. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1994. Т. 30. № 1. С. 86.

  25. Кшевецкий С.П. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1992. Т. 28. № 5. С. 558.

  26. Кшевецкий С.П. // Гидромеханика. 1992. № 65. С. 29.

  27. Кшевецкий С.П. О длинных акустико-гравитационных волнах в атмосфере с произвольной стратификацией плотности. М.: Деп. ВИНИТИ № 4746-B91. 1991.

  28. Kshevetskii S.P., Kurdayeva Y.A, Gavrilov N.M. // Adv. Space Res. 2022. V. 70. № 11. P. 3706; https://doi.org/10.1016/j.asr.2022.08.034

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал