Том 38, номер 05, статья № 3

Аннотация:

Атмосферная турбулентность относится к числу наиболее значимых факторов, влияющих на распространение волн различной природы и работу приборов на основе их использования. Представлены результаты экспериментальных исследований воздействия кратковременных ливневых осадков на последующие изменения метеорологического и турбулентного состояний приземного слоя атмосферы на основе обработанных синхронных данных акустических и оптических измерений атмосферных параметров. Выполнена оценка влияния выпадения интенсивных осадков на основные турбулентные характеристики приземной атмосферы, такие как энергия температурных и ветровых флуктуаций, вертикальные потоки тепла и импульса. Показано, что ливневые осадки в значительной степени изменяют эти характеристики. Полученные результаты могут быть использованы при интерпретации данных измерений оптических и акустических приборов, применяемых для исследований атмосферы.

Ключевые слова:

ливневые осадки, интенсивность осадков, ультразвуковая метеостанция, оптический измеритель осадков, турбулентные характеристики, приземный слой атмосферы

Список литературы:

1. Монин А.С., Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. Т. 1. М.: Наука, 1967. 696 с.; Т. 2. СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. 742 с.
2. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 736 с.
3. Обухов А.М. Турбулентность и динамика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 414 с.
4. Монин А.С. Гидродинамика атмосферы, океана и земных недр. СПб.: Гидрометеоиздат, 1999. 524 с.
5. Зилитинкевич С.С. Динамика пограничного слоя атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 292 с.
6. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1967. 548 с.
7. Миронов В.Л. Распространение лазерного пучка в турбулентной атмосфере. Новосибирск: Наука, 1981. 246 с.
8. Атмосфера: Справочник. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 509 с.
9. Носов В.В., Лукин В.П., Ковадло П.Г., Носов Е.В., Торгаев А.В. Оптические свойства турбулентности в горном пограничном слое атмосферы. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2016. 152 c.
10. Володин Е.М., Лыкосов В.Н. Параметризация процессов тепло- и влагообмена в системе растительность – почва для моделирования общей циркуляции атмосферы. 1. Описание и расчеты с использованием локальных данных // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 1998. Т. 34, № 4. С. 453–465.
11. Володин Е.М., Лыкосов В.Н. Параметризация процессов тепло- и влагообмена в системе растительность – почва для моделирования общей циркуляции атмосферы. 2. Численные эксперименты по воспроизведению климата // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 1998. Т. 34, № 5. С. 622–633.
12. Tolstykh M.A., Shashkin V.V. Vorticity–divergence massconserving semi-Lagrangian shallow-water model using the reduced grid on the sphere // J. Comput. Phys. 2012. V. 231, N 11. P. 4205–4233. DOI: 10.1016/j.jcp.2012.02.016.
13. Носов В.В., Емалеев О.Н., Лукин В.П., Носов Е.В. Полуэмпирические гипотезы теории турбулентности в анизотропном пограничном слое // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18, № 10. С. 845–863.
14. Носов В.В., Лукин В.П., Ковадло П.Г., Носов Е.В., Торгаев А.В. Перемежаемость колмогоровской и когерентной турбулентности в горном пограничном слое (обзор) // Оптика атмосф. и океана. 2021. Т. 34, № 9. С. 726–749. DOI: 10.15372/AOO20210909; Nosov V.V., Lukin V.P., Kovadlo P.G., Nosov E.V., Torgaev A.V. Intermittency of Kolmogorov and coherent turbulence in the mountain atmospheric boundary layer (review) // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 3. P. 266–287. DOI: 10.1134/s1024856022030113.
15. Shikhovtsev A., Kiselev A., Kovadlo P., Kolobov D., Russkikh I., Tomin V. Turbulent parameters at different heights in the atmosphere. Shack–Hartmann wavefront sensor data // Sol.-Terr. Phys. 2022. V. 8, N 2. P. 20–25. DOI: 10.12737/stp-82202203.
16. Rotach M.V., Vogt R., Bernhofer C., Batchvarova E., Christen A., Clappier A., Feddersen B., Gryning S.-E., Martucci G., Mayer H., Mitev V., Oke T.R., Parlow E., Richner H., Roth M., Roulet Y.-A., Ruffieux D., Salmond J.A., Schatzmann M., Voogt J.A. BUBBLE – an urban boundary layer meteorology project // Theoretic. Appl. Climatol. 2005. V. 81. P. 231–261. DOI: 10.1007/s00704-004-0117-9.
17. Glazunov A.V., Stepanenko V.M. Large-eddy simulation of stratified turbulent flows over heterogeneous landscapes // Izv. Atmos. Ocean Phys. 2015. V. 51, N 4. P. 351–361. DOI: 10.1134/S0001433815040027.
18. Pashkin A.D., Repina I.A., Stepanenko V.M., Bogomolov V.Y., Smirnov S.V., Telminov A.E. An experimental study of atmospheric turbulence characteristics in an urban canyon // IOP Conf. Ser.: Earth and Environ. Sci. 2019. V. 386. P. 012035. DOI: 10.1088/1755-1315/386/1/012035.
19. Drozd I.D., Repina I.A., Gavrikov A.V., Stepanenko V.M., Artamonov A.Yu., Pashkin A.D., Varentsov A.I. Atmospheric turbulence structure above urban nonhomogeneous surface // Rus. J. Earth Sci. 2022. V. 22, N 5. DOI: 10.2205/2022ES01SI11.
20. Barskov K., Chechin D., Drozd I., Artamonov A., Pashkin A., Gavrikov A., Varentsov M., Stepanenko V., Repina I. Relationships between second and third moments in the surface layer under different stratification over grassland and urban landscapes // Bound.-Lay. Meteorol. 2023. V. 187, N 1–2. P. 311–338. DOI: 10.1007/s10546-022-00751-4.
21. Higgins C.W., Pardyjak E., Froidevaux M., Simeonov V., Parlange M.B. Measured and estimated water vapor advection in the atmospheric surface layer // J. Hydrometeorol. 2013. V. 14, N 6. P. 1966–1972. DOI: 10.1175/JHM-D-12-0166.1.
22. Kenny W.T., Bohrer G., Morin T.H., Vogel C.S., Matheny A.M., Desai A.R. Numerical case study of the implications of secondary circulations to the interpretation of eddy-covariance measurements over small lakes // Bound.-Lay. Meteorol. 2017. V. 165, N 22. P. 311–332. DOI: 10.1007/s10546-017-0268-8.
23. Баханов В.В., Горячкин Ю.Н., Корчагин Н.Н., Репина И.А. Локальные проявления глубинных процессов на поверхности моря в приводном слое атмосферы // Докл. РАН. 2007. Т. 414, № 4. С. 587–591.
24. Repina I.A., Chukharev A.M., Goryachkin Y.N., Komarova N.Y., Pospelov M.N. Evolution of air–sea interaction parameters during the temperature front passage: The measurements on an oceanographic platform // Atmos. Res. 2009. V. 94, N 1. P. 74–80. DOI: 10.1016/j.atmosres.2008.11.007.
25. Artamonov А.Yu., Buchnev I.A., Repina I.A., Skirta A.Yu., Smirniov A.S., Tolpygin L.I. Turbulent fluxes of heat and momentum and statistical characteristics of turbulence in the near-surface air in near-shore and deep-water zones of the Black Sea // Oceanology. 2005. V. 45. Suppl. 1. P. S27–S38.
26. Волков Ю.А., Репина И.А. Влияние структуры подстилающей поверхности в полярных районах на энергообмен атмосферы и океана // Поверхностные и внутренние волны в арктических морях / под ред. И.В. Лавренова, Е.Г. Морозова. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. Гл. 11. С. 189–206.
27. Репина И.А., Смирнов А.С. Обмен теплом и импульсом между атмосферой и льдом по данным наблюдений в районе Земли Франца-Иосифа // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2000. Т. 36, № 5. С. 672–680.
28. Князев Л.В. Определение микроструктуры и скорости диссипации турбулентности в дождях методом доплеровской радиолокации // Научн. вестн. МГТУ ГА. Сер. Радиофиз. и электроника. 2010. Вып. 158. С. 26–30.
29. Горелик А.Г., Коломиец С.Ф. Влияние микроструктуры дождя на достоверность и точность определения скорости вертикальных воздушных потоков // Научн. вестн. МГТУ ГА. Сер. Радиофиз. и электроника. 2006. Вып. 136.
30. Vonnisa M., Shimomai T., Hashiguchi H., Marzuki M. Retrieval of vertical structure of raindrop size distribution from equatorial atmosphere radar and boundary layer radar // Emerging Sci. J. 2022. V. 6. P. 448–459. DOI: 10.28991/ESJ-2022-06-03-02.
31. Барсков К.В., Глазунов А.В., Репина И.А., Степаненко В.М., Лыкосов В.Н., Маммарелла И. О применимости теории подобия для устойчиво-стратифицированного атмосферного пограничного слоя над поверхностями сложной структуры // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2018. Т. 54, № 5. С. 544–554. DOI: 10.1134/S0002351518050036.
32. Азбукин А.А., Богушевич А.Я., Ильичевский В.С., Корольков В.А., Тихомиров А.А., Шелевой В.Д. Автоматизированный ультразвуковой метеорологический комплекс АМК-03 // Метеорол. гидрол. 2006. № 11. С. 89–97.
33. Kal’chikhin V.V., Kobzev A.A., Korol’kov V.A., Tikhomirov A.A. Determination of the rate of fall of rain drops in measurements of their parameters by an optical rain gauge // Meas. Tech. 2017. V. 59, N 11. P. 1175–1180. DOI: 10.1007/s11018-017-1111-9.
34. Тихомиров А.А., Корольков В.А., Смирнов С.В., Азбукин А.А., Богушевич А.Я., Кальчихин В.В., Кобзев А.А., Кураков С.А., Тельминов А.Е., Богомолов В.Ю., Кабанов М.М., Капустин С.Н., Репина И.А., Пашкин А.Д., Степаненко В.М. Метеорологические наблюдения и их приборное обеспечение в ИМКЭС СО РАН // Оптика атмосф. и океана. 2022. Т. 35, № 2. С. 122–131. DOI: 10.15372/AOO20220206; Tikhomirov A.A., Korolkov V.A., Smirnov S.V., Azbukin A.A., Bogushevich A.Ya., Kalchikhin V.V., Kobzev A.A., Kurakov S.A., Telminov A.E., Bogomolov V.Yu., Kabanov M.M., Kapustin S.A., Repina I.A., Pashkin A.D., Stepanenko V.M. Meteorological observations and their instrumental support at IMCES SB RAS // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35, N 4. P. 456–466.
35. Ультразвуковая метеостанция, версия 3.0 «МЕТЕО 3.0»): Свид. об офиц. рег. прогр. для ЭВМ. Роспатент. № 2002612038. Заявл. 3.12.2002. Богушевич А.Я.
36. Богушевич А.Я. Кросс-платформенное приложение для исследований атмосферной турбулентности из данных ультразвуковых измерений температуры и компонент скорости ветра // Материалы докл. XXVII Междун. симпоз. «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы», Москва, июль 2021. Томск: ИОА СО РАН, 2021. C. F15–F18. URL: https://symp.iao.ru/ru/aoo/27/proceedings (дата обращения: 13.12.2024).