Том 27, номер 09, статья № 8

Аннотация:

Представлена методика автоматической идентификации внутренних гравитационных волн (волн плавучести) в атмосферном пограничном слое по результатам дистанционного акустического зондирования. Методика основана на анализе эхограмм содара с использованием методов искусственного интеллекта и цифровой обработки изображений. Методика ориентирована на идентификацию определенного типа проявлений внутренних гравитационных волн на эхограммах содара и апробирована на большом количестве экспериментальных данных. Проведены оценки периодов и амплитуд внутренних гравитационных волн данного типа по тестовой выборке из 72 эхограмм содара.

Ключевые слова:

атмосферный пограничный слой, внутренние гравитационные волны, содар

Список литературы:

1. Госсард Э., Хук У. Волны в атмосфере. М: Мир, 1978. 532 с.
2. Григорьев Г.И. Акустико-гравитационные волны в атмосфере Земли (обзор) // Изв. вузов. Радиофиз. 1999. Т. 42, № 1. С. 3–24.
3. Chimonas G. Steps, waves and turbulence in the stably stratified planetary boundary layer // Boundary-Layer Meteorol. 1999. V. 90, N 3. P. 397–421.
4. Reinking R.F., Frisch A.S., Orr B.W., Korn D.L., Bissonnette L.R., Roy G. Remote sensing observations of effects of mountain blocking on travelling gravity-shear waves an associated clouds // Boundary-Layer Meteorol. 2003. V. 109, N 3. P. 255–284.
5. Petenko I., Mastrantonio G., Viola A., Argentini S., Pietroni I. Wavy vertical motions in the ABL observed by sodar // Boundary-Layer Meteorol. 2012. V. 143, N 1. P. 125–141.
6. Кашкин В.Б. Внутренние гравитационные волны в тропосфере // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 10. С. 908–916.
7. Martucci G., Mattey R., Mitev V., Richner H. Frequency of boundary-layer-top fluctuations in convective and stable conditions using laser remote sensing // Boundary-Layer Meteorol. 2010. V. 135, N 2. P. 313–331.
8. Бардаков Р.Н., Чашечкин Ю.Д. Расчет и визуализация двумерных присоединенных внутренних волн в вязкой экспоненциально стратифицированной жидкости // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2004. Т. 40, № 4. С. 531–544.
9. Свиркунов П.Н., Калашник М.В. Фазовые картины волн от локализованных источников, движущихся относительно стратифицированной вращающейся среды (перемещающийся ураган, орографическое препятствие) // Докл. РАН. 2012. Т. 447, № 4. С. 396–400.
10. Zilitinkevich S.S., Elperin T., Kleorin N., L’vov V., Rogachevskii I. Energy- and flux-budget turbulence closure model for stably stratified flows. Part II: The role of internal gravity waves // Boundary-Layer Meteorol. 2009. V. 133, N 2. P. 139–164.
11. Largeron Y., Staquet C., Chamel C. Characterization of oscillatory motion in the stable atmosphere of a deep valley // Boundary-Layer Meteorol. 2013. V. 148, N 2. P. 439–459.
12. Гладких В.А., Макиенко А.Э., Фёдоров В.А. Акустический доплеровский локатор «Волна-3» // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12, № 5. С. 437–444.
13. Фёдоров В.А. Измерение содаром «Волна-3» параметров радиальных компонент вектора скорости ветра // Оптика атмосф. и океана. 2003. Т. 16, № 2. С. 151–155.
14. Фёдоров В.А. К измерению содаром параметров модуля и направления горизонтальной скорости ветра // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18, № 1–2. С. 91–99.
15. Odintsov S.L. Analysis of microstructure of short-period internal gravity waves // Proc. 11th Int. Sympos. Acoust. Remote. Sens. Rome, Italy, 24–28 June 2002. P. 271–274.
16. Одинцов С.Л. Особенности движений нижнего слоя атмосферы при прохождении внутренних гравитационных волн // Оптика атмосф. и океана. 2002. Т. 15, № 12. С. 1131–1136.
17. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1967. 548 с.
18. Бызова Н.Л., Иванов В.Н., Гаргер Е.К. Турбулентность в пограничном слое атмосферы. Л: Гидрометеоиздат, 1989. 264 с.
19. Монин А.С. Теоретические основы геофизической гидродинамики. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 424 с.
20. Hooke W.H., Young J.M., Beran D.W. Atmospheric waves observed in the planetary boundary layer using an acoustic sounder and microbarograph array // Boundary- Layer Meteorol. 1972. V. 2, N 3. P. 371–380.
21. Beran D.W., Hooke W.H., Clifford S.F. Acoustic echo- sounding techniques and their application to gravity-wave, turbulence, and stability studies // Boundary-Layer Meteorol. 1973. V. 4, N 1–4. P. 133–153.
22. Argentini S., Mastrantonio G., Petenko I., Pietroni I., Viola A. Use of high-resolution sodar to study surface-layer turbulence at night // Boundary-Layer Meteorol. 2012. V. 143, N 1. P. 177–188.
23. Lyulykin V. Braid patterns of Kelvin–Helmholtz billows in sodar return signal: A composite analysis / Ext. Abstr. ISARS2012, 5–8 June 2012, Boulder, Colorado. P. 2704–2711.
24. Курбацкий А.Ф., Курбацкая Л.И. О турбулентном числе Прандтля в устойчиво стратифицированном атмосферном пограничном слое // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2010. Т. 46, № 2. С. 187–196.
25. Курбацкий А.Ф., Курбацкая Л.И. О вихревом перемешивании и энергетике турбулентности в устойчивом атмосферном пограничном слое // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2012. Т. 48, № 6. С. 666–673.
26. Viola P., Jones M. Rapid object detection using a boosted cascade of simple features // Proc. IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. Kauai, HI, USA, December. 2001. V. 1. P. 511–¬518.
27. OpenCV [Electronic resource] / Open Source Computer Vision, 2009–2013. URL: http://www.opencv.org/ (accessed 18.12.2013).
28. Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. М.: Техносфера, 2005. 1072 с.
29. Freund Y., Schapire R.E. A decision-theoretic generalization of on-line learning and an application to boosting // J. Comput. System Sci. 1997. V. 55, N 1. P. 119–139.
30. Canny J. A computational approach to edge detection // IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 1986. V. PAMI¬8, N 6. P. 679-698.
31. Lyulykin V., Kouznetsov R. Features of Kelvin–Helmgoltz billows in a stable ABL derived from sodar data: Ext. Abstr. ISARS2012, 5–8 June 2012. Boulder, Colorado. 2012. P. 150–152.