Том 59, № 4 (2023)

Теоретически исследуется взаимодействие различных форм конвекции с устойчиво стратифицированными задерживающими слоями в атмосфере. Рассмотрены три различные постановки задачи. 1) Линейная задача с заданными возмущениями температуры и вертикальной скорости на нижней границе устойчиво стратифицированной среды. 2) Проникновение в такую среду изолированного турбулентного термика. 3) Воздействие на задерживающий слой интенсивной конвективной турбулентной струи. Найдены аналитические решения соответствующих модельных задач. Обсуждается возможность связи рассмотренных моделей с сигнатурами интенсивной конвекции, в частности, с куполообразными выступами над наковальней кучево-дождевого облака (или кластера конвективной системы), представляющими собой вторжение мощного восходящего потока в устойчиво стратифицированную среду.

Экспериментальные сезонные прогнозы модели климата INM-CM5 использовались как входные данные для температурно-временной фенологической модели пыления березы. В рамках совместной модели разработана тестовая технология сезонного прогноза сроков начала пыления березы на европейской территории России. Верификация данной технологии на сезонных ретроспективных прогнозах модели INM-CM5 (1991–2019) показала адекватное воспроизведение дат начала пыления березы, рассчитанных за аналогичный период по реанализу ERA5. Средние систематические ошибки составляют ±2 дня, коэффициенты пространственной корреляции выше +0.84. Также оценены прогнозы даты начала пыления в 2022 году, рассчитанные по экспериментальным оперативным сезонным прогнозам модели INM-CM5 с месячной заблаговременностью и с нулевой заблаговременностью. Показано, что ошибки прогноза начала пыления составляют ±5–10 дней, причем у прогнозов с месячной заблаговременностью ошибки меньше. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что сезонный прогноз приземной температуры модели INM-CM5 можно использовать в качестве входной информации для температурно-временной фенологической модели для оперативного прогноза сроков начала пыления березы на европейской территории России.

Представлен обзор изученности водяных смерчей в мире. Приведены наиболее известные схематические модели образования водяных смерчей. Выделены основные факторы смерчегенеза над водной поверхностью. Собраны и проанализированы данные о случаях регистрации водяных смерчей на земном шаре за период с 2000 по 2022 гг. Выделены три основных района их сосредоточения: Средиземное море, Мексиканский залив и прилегающая Атлантика, Великие американские озера. Оценена повторяемость водяных смерчей в странах с наибольшим числом случаев их ежегодной регистрации (США, Италия, Греция, Россия, Турция). Обобщены известные данные о характеристиках смерчей, полученные в ходе прямых и дистанционных измерений. Дана концептуальная схема их строения. Проанализированы водяные смерчи в России. Представлена статистика случаев их регистрации у Черноморского побережья России. Построена карта мест выхода черноморских смерчей на побережье.

Статья посвящена исследованию причин повышенной приземной концентрации токсичного газа диоксида серы (SO₂) на севере Финляндии. Исследование выполнено для июня 2011 г., когда по данным наблюдений на финской измерительной станции Inari Raja-Jooseppi зафиксированы случаи повышенного содержания SO₂ у поверхности Земли при направлениях приземного ветра с территории Кольского полуострова. С помощью данных спутникового зондирования SO₂ прибором OMI, численной модели прогноза погоды и состава атмосферы Enviro-HIRLAM и модели дисперсии частиц HYSPLIT в работе проверяется гипотеза о природном факторе повышения приземного содержания газа в результате извержения вулкана Гримсвётн в Исландии. Полученные результаты указывают на то, что причиной повышенного содержания SO₂ в приземном слое на севере Финляндии могут быть не только местные техногенные источники, но и удаленный перенос продуктов вулканических извержений. Для дальнейшей верификации этой гипотезы требуется большой набор статистики на севере Финляндии в периоды близкие к вулканической активности в Исландии.

Построена новая математическая модель глобального переноса многокомпонентных газовых примесей и аэрозолей, включающая формирование в атмосфере сульфатных аэрозолей в обоих полушариях. Расчеты скоростей нуклеации и счетных концентраций частиц выполнялись применительно к зимнему периоду в тропосфере в рамках единой модели с учетом химических и кинетических процессов трансформации (фотохимия, нуклеация, конденсация/испарение и коагуляция). При этом наряду с бинарной нуклеацией паров серной кислоты и воды рассматривалось также образование зародышей частиц и с участием атмосферных ионов. Полученные результаты указывают на значимую роль процесса ионной нуклеации в формировании аэрозоля в Северном и Южном полушариях в зимнее время. Наряду с уровнем ионизации воздуха, факторами определяющими динамику ионных процессов и их влияние на пространственно-временное распределение аэрозольных частиц в атмосфере, являются температура, относительная влажность, а также содержание в воздухе паров серной кислоты и воды.

Проанализированы условия применимости бездисперсионной теории длинных волн для воспроизведения диспергирующих волн цунами. В качестве количественного критерия предложена к использованию дистанция дисперсионного разрушения, – величина, которая однозначно определяется длиной волны, доминирующей в спектре начального возвышения водной поверхности в очаге цунами, и корректирующим коэффициентом \(\alpha \). Физический смысл величины \(\alpha \) – доля длины волны, на которую диспергирующий волновой пакет отстанет от фронта длинной волны, при распространении на расстояние, равное дистанции дисперсионного разрушения. С использованием модельного остаточного смещения поверхности дна, геометрические параметры которого варьируются случайным образом, в рамках предположения о мгновенной генерации волн и с учетом сглаживающего эффекта водного слоя методом Монте-Карло установлена связь между точностью воспроизведения волн бездисперсионной моделью и величиной \(\alpha \). С использованием “шкалы коэффициента \(\alpha \)” выполнено ранжирование критериев, которые были предложены ранее другими авторами.

Данная работа посвящена тестированию гипотезы о наличии диагностической связи между вторыми и третьими моментами гидродинамических величин \({{c}_{1}}\) и \({{c}_{2}}\) в пограничном слое атмосферы над геометрически сложной поверхностью: \(\overline {w{\kern 1pt} 'c_{1}^{'}c_{2}^{'}} = C{{S}_{{{{c}_{1}}}}}{{\sigma }_{{{{c}_{1}}}}}\overline {w{\kern 1pt} 'c_{2}^{'}} .\) Для проверки данного соотношения использовался семимесячный ряд высокочастотных наблюдений на микрометеорологической мачте, установленной в Метеорологической обсерватории МГУ им. М.В. Ломоносова. Исходя из статистического распределения третьих моментов, были определены оптимальные методы для анализа достоверности исследуемой зависимости. Впервые на большом ряде данных была получена статистически обоснованная оценка оправдываемости тестируемой гипотезы в условиях городской подстилающей поверхности. Исследовано влияние условий стратификации, а также характера подстилающей поверхности в области формирования потока на выполнение связи между вторыми и третьими моментами. Установлено, что для третьих моментов \(\overline {w{\kern 1pt} 'w{\kern 1pt} 'T{\kern 1pt} '} ,\) \(\overline {w{\kern 1pt} 'T{\kern 1pt} 'T{\kern 1pt} '} ,\) \(\overline {w{\kern 1pt} 'u{\kern 1pt} 'u{\kern 1pt} '} \) и \(\overline {w{\kern 1pt} 'v{\kern 1pt} 'v{\kern 1pt} '} \) соотношение вторых и третьих моментов справедливо в 80% случаев.