| 19. |
Аннотация |
В настоящее время активно развивается комплексный подход к изучению атмосферных процессов на нашей планете. Одной из сторон такого подхода является переход от климатических моделей к моделям Земной системы. Под этим понимается включение в климатические модели процессов переноса и трансформации малых газовых примесей (углерод, метан, озон), динамики растительности и биоты в почве и океане, динамических и химических процессов в верхних слоях атмосферы [Кулямин Д.В., Дымников, В. П. Моделирование климата нижней ионосферы. Известия РАН. Физика атмосферы и океана // 2015. Т.51. с. 317-337 DOI 10.7868/S0002351515030062]. Для нижнего слоя атмосферы (тропосфера, стратосфера) накоплены многолетние данные наблюдений, обобщенные в климатических архивах «реанализов», успешно используются модели общей циркуляции атмосферы. Влияние верхней атмосферы на циркуляцию нижних слоев атмосферы пока еще изучено недостаточно. Здесь в первую очередь речь идет о проблеме распространения квазистационарных планетарных и внутренних гравитационных волн. Изучение средней и верхней атмосферы представляет и самостоятельный интерес, обусловленный необходимостью решения задач радиофизики и прогноза «космической погоды». Эти задачи диктуют необходимость включения в комплексные модели Земной системы описания динамики мезосферы и нижней термосферы. Существенное влияние на циркуляцию стратосферы, мезосферы и нижней термосферы оказывают распространяющиеся по вертикали волны: приливные (регулярная составляющая), планетарные и гравитационные (нерегулярная составляющая). По крайней мере, частично, источники нерегулярных колебаний находятся в нижних слоях атмосферы. При распространении волн вверх их амплитуда растет, компенсируя уменьшение плотности с высотой (например, [Dickinson, R.E. Meteorology of the upper atmosphere // Rev. Geophys. Space Phys., 1975, V.13, P. 771-862.]). Детали этого процесса исследованы, однако, еще недостаточно. Наименее изученной является область мезосферы и нижней термосферы (МНТ, высоты 60-110 км), что обусловлено практическим отсутствием средств постоянного наблюдения на этих высотах. Методы мониторинга верхней атмосферы, такие как вертикальное зондирование, спутниковое зондирование, большинство радаров некогерентного рассеяния и методы радиотомографии, не регистрируют эти высоты. Поэтому к настоящему времени фактически нет четкого представления о связи динамики атмосферы на высотах МНТ с динамикой нижележащих слоев атмосферы. Результаты данной работы дополнят существующий набор наблюдательных данных, что позволит повысить качество существующих климатических моделей и моделей общей циркуляции атмосферы. Одной из фундаментальных задач физики атмосферы является изучение динамических процессов в стратосфере и мезосфере во время внезапных стратосферных потеплений (ВСП), характера развития ВСП во времени на разных высотах. Классическая схема Мацуно, связывающая возникновение ВСП с распространением из тропосферы вверх в стратосферу стационарных волн Россби, уже не удовлетворяет исследователей. Выявлены связи ВСП с динамическими процессами в экваториальной стратосфере, блокингами в тропосфере. На основании статистического анализа ВСП установлено, что ВСП имеют не только глобальный пространственный масштаб, но и характерную временную структуру. Более вероятной представляется гипотеза, что ВСП возникают в результате раскачки собственных неустойчивых колебаний стратосферной циркуляции, на которую влияют факторы, внешние по отношению к полярной стратосфере. Математическое моделирование столь сложного нелинейного динамического явления сталкивается с серьезными трудностями, поэтому большой интерес представляет комплексный анализ наблюдательных данных от тропосферы до мезосферы-термосферы, особенно, в ключевом для развития ВСП Азиатском регионе. |