Том 59, № 1 (2023)

Предложена модель распространения сигнала атмосферного давления от извержения вулкана Хунга–Тонга-Хунга–Хаапай, с помощью которой дано объяснение некоторым закономерностям в изменении формы наблюдаемого сигнала с ростом расстояния от вулкана. Модель основана на решении линеаризованного уравнения Кортевега де-Вриза (KДВ), которое описывает изменение формы волны Лэмба в зависимости от расстояния от источника. Проводится сравнение наблюдаемых и модельных сигналов, полученных в виде суперпозиции волны Лэмба и акустических мод, рассчитанных для трех инфразвуковых станций (IS22, IS24 и IS30). Дается оценка энергии извержения вулкана по амплитуде флуктуаций атмосферного давления и характерной длительности сигналов, зарегистрированных на ближних к вулкану инфразвуковых станциях.

На основе данных наблюдений сделаны статистически оценки связи разных характеристик атмосферных смерчей (торнадо). В том числе получены статистически значимые оценки степенной зависимости длины пути торнадо/смерчей от их размеров. Отмечены особенности для разных диапазонов длин пути и размеров интенсивных атмосферных вихрей. Предложена простая модель для объяснения отмеченной степенной, в том числе корневой, зависимости длины пути торнадо/смерчей от их размеров.

Методом разных масштабов построены формулы для гидродинамических полей акустико-гравитационных волн (ВГВ) с вертикальными длинами волн, малыми по сравнению с масштабами изменений фоновых полей температуры и ветра. Эти формулы эквивалентны традиционному ВКБ-приближению, но включают в явном виде вертикальные градиенты фоновых полей. Сформулированы и анализируются условия применимости полученных формул для описания распространения АГВ из тропосферы в термосферу. Одним из условий применимости приближенных формул является отсутствие особых точек (критических уровней) в уравнениях для волновых мод в анализируемом интервале высот. Для случая ветра из эмпирической модели HWM, особые точки часто располагаются ниже 200 км и характерны для внутренних гравитационных волн (ВГВ), с длинами волн порядка 10 км. С увеличением длины волны количество особых точек уменьшается. Для ВГВ с масштабами порядка или более 300 км, особые точки обычно отсутствуют. Показано, что у ВГВ с периодами менее 20 мин, распространяющихся вверх с тропосферных высот, обычно существует одна точка поворота в интервале высот от 100 до 130 км. Полученные формулы полезны, в частности, для параметризации эффектов АГВ в численных моделях атмосферной динамики и энергетики.

Проведен анализ кислотности осадков по расчетам со схемой серного цикла атмосферы ChAP-1.0 (Chemistry and Aerosol Processes), разработанной для моделей Земной системы промежуточной сложности (МЗСПС), при задании среднемесячных антропогенных эмиссий диоксида серы в атмосферу в 1850–2000 гг. по данным проекта CMIP5 (Coupled Models Intercomparison Project, phase 5), а полей метеорологических переменных – по многолетним средним (с учетом годового хода) данным реанализа ERA-Interim для 1979–2015 гг. Выявлено, что значимая кислотность осадков (минимальное \(pH\) гидрометеоров) характерна для регионов с высокой интенсивностью антропогенных эмиссий соединений серы в атмосферу – Европы, юго-восточной Азии, востока Северной Америки, юга Африки и запада Южной Америки. В этих регионах в последние десятилетия ХХ века типичные значения \(pH\) осадков составляют от 2.5 до 3.5, что хорошо согласуется с имеющимися данными измерений. Максимальная кислотность осадков (минимальное значение \(pH\) гидрометеоров, близкое к 2) из-за антропогенных соединений серы отмечена на востоке средиземноморского региона. Перенос в примесей атмосфере приводит к тому, что в последние десятилетия ХХ века регионы с \(pH < 3.5\) охватывают практически всю Евразию. Влияние этого переноса также заметно и в других регионах средних широт – на юге Северной Америки и на западе Южной Америки. В целом, использование схема ChAP целесообразно для МЗСПС, но после доработки с учетом влияния осадков разного типа на влажное осаждение соединений серы из атмосферы и учета влияния орографии на перенос примесей в атмосфере.

Выполнено сопоставление результатов измерений содержания NO₂ в вертикальных столбах стратосферы и тропосферы с помощью прибора OMI (Ozone Monitoring Instrument) с борта спутника EOS–Aura в 2004–2020 гг.. с результатами наземных измерений на станциях Сети по обнаружению изменений состава атмосферы (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change – NDACC), в первую очередь, – с результатами измерений на Звенигородской научной станции Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН (ЗНС). Сопоставление спутниковых данных с данными ЗНС выполнено по обоим продуктам спутниковых измерений – содержанию NO₂ в стратосферном и тропосферном столбах. При сопоставлении данных OMI с данными наземных измерений на других станциях сопоставлялись спутниковые значения содержания NO₂ в стратосферном столбе со значениями общего содержания (ОС) NO₂, полученными в наземных измерениях. Соответствие между результатами спутниковых и наземных измерений характеризуется величиной разности между ними, коэффициентами линейной корреляции и коэффициентами регрессии. Разность имеет заметный сезонный ход. Корреляция и коэффициенты регрессии существенно зависят от сезона. Выявлены характерные закономерности изменения коэффициентов корреляции с широтой и особенности корреляции между спутниковыми и наземными данными в полярных и средних широтах южного полушария в весенний период. Для некоторых станций выявлена зависимость количественных характеристик соответствия между результатами спутниковых и наземных измерений от облачности. В безоблачных условиях на ЗНС отмечено ослабление корреляции между спутниковыми и наземными значениями стратосферного содержания NO₂ и усиление корреляции между значениями тропосферного содержания NO₂. Выявлена зависимость характеристик соответствия между данными спутниковых и наземных измерений от уровня загрязнения нижней тропосферы окислами азота. Корреляция между значениями тропосферного содержаниями NO₂ в окрестности ЗНС при сильном загрязнении возрастает, а корреляция между значениями стратосферного содержания NO₂ уменьшается. По результатам сопоставления спутниковых и наземных данных получены оценки верхних пороговых значений содержания NO₂ в тропосфере на разных станциях. Наименьшие значения получены для полярных станций, а наибольшее – для ЗНС, сильнее всех подверженной антропогенному загрязнению ввиду ее близости к московскому мегаполису.