Coupled Generation of Acoustic and Gravity Waves by Tropospheric Heat Sources

S. P. Kshevetskii; Кшевецкий С. П.; Yu. A. Kurdyaeva; Курдяева Ю. А.; N. M. Gavrilov; Гаврилов Н. М.

doi:10.31857/S0207401X23100096

Связанная генерация акустических и гравитационных волн тропосферными тепловыми источниками

Авторы: Кшевецкий С.П.¹^,2^,3, Курдяева Ю.А.⁴^,2, Гаврилов Н.М.²
Учреждения:
1. Балтийский федеральный университет им. И. Канта
2. Санкт-Петербургский государственный университет
3. Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова Российской академии наук
4. Калининградский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук
Выпуск: Том 42, № 10 (2023)
Страницы: 77-90
Раздел: ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА АТМОСФЕРНЫХ ЯВЛЕНИЙ
URL: https://journals.rcsi.science/0207-401X/article/view/139953
DOI: https://doi.org/10.31857/S0207401X23100096
EDN: https://elibrary.ru/PGOETF
ID: 139953

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

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

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
Borchevkina O., Karpov I., Karpov M. // Atmosphere. 2020. V. 11. № 9. P. 1017; https://doi.org/10.3390/atmos11091017
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
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
Plougonven R., Zhang F. // Rev. Geophys. 2014. V. 52. № 1. P. 1; https://doi.org/10.1002/2012RG000419
Plougonven R., Snyder Ch. // J. Atmos. Sci. 2007. V. 64. № 7. P. 2502; https://doi.org/10.1175/JAS3953.1
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
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
Бахметьева Н.В., Григорьев Г.И., Калинина Е.Е. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 4. С. 73; https://doi.org/0.31857/S0207401X23040039
Karpov I., Kshevetskii S. // J. Atmos. Sol. Terr. Phys. 2017. V. 164. P. 89; https://doi.org/10.1016/j.jastp.2017.07.019
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
Кшевецкий С.П., Гаврилов Н.М. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50. № 1. С. 76; https://doi.org/10.7868/S0002351513050040
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
Richter J.H., Sassi F., Garcia R.R. // J. Atmos. Sci. 2010. V. 67. P. 136; https://doi.org/10.1175/2009JAS3112.1
Akmaev R.A., Forbes J.M., Hagan M.E. // Geophys. Res. Lett. 1996. V. 23. № 16. P. 2173; https://doi.org/10.1029/96GL01977
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
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
Бахметьева Н.В., Григорьев Г.И., Калинина Е.Е. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 441; https://doi.org/10.31857/S0207401X22050028
Лебедь И.В. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 4. С. 81; https://doi.org/10.31857/S0207401X22040045
Кшевецкий С.П. // Журн. вычисл. математики и мат. физики. 2001. Т. 41.№ 2. С. 295.
Richtmayer R.D. Principles of advanced mathematical physics. V. 1. New York: Springer-Verlaq, 1978.
Gossard E.E., Hooke W.H. Waves in the atmosphere. N.Y.: Elsevier Scientific Publ. Co., 1975.
Дикий Л.А. Теория колебаний земной атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1969.
Брежнев Ю.В., Кшевецкий С.П., Лебле С.Б. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1994. Т. 30. № 1. С. 86.
Кшевецкий С.П. // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 1992. Т. 28. № 5. С. 558.
Кшевецкий С.П. // Гидромеханика. 1992. № 65. С. 29.
Кшевецкий С.П. О длинных акустико-гравитационных волнах в атмосфере с произвольной стратификацией плотности. М.: Деп. ВИНИТИ № 4746-B91. 1991.
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