Том 28, номер 11, статья № 6

Аннотация:

Высотные профили температуры средней атмосферы (30–60 км) определяются модифицированным рэлеевским методом по данным лидарного зондирования на длинах волн 355 и 532 нм. Температурные возмущения выделяются на фоне средних профилей с помощью сглаживающего сплайна. Непосредственно по флуктуациям температуры рассчитываются высотные профили плотности потенциальной энергии гравитационных волн. С использованием непрерывного вейвлет-анализа определяются спектральные характеристики волновых возмущений, включая локальные спектры мощности температурных флуктуаций и потенциальной энергии волн, а также вертикальную фазовую скорость и период для выделенных длин волн. Разработанные программные средства позволяют определять характеристики локализованных во времени и выделенных по длинам волн волновых возмущений (волновых пакетов). Приводятся результаты лидарных измерений, проведенных в г. Обнинске.

Ключевые слова:

лидар, гравитационные волны, средняя атмосфера, вейлет-анализ

Список литературы:

1. Fritts D.C., Alexander M.J. Gravity wave dynamics and effects in the middle atmosphere // Rev. Geophys. 2003. V. 41, N 1. P. 1003. DOI: 10.1029/2001RG000106.
2. Alexander M.J., Geller M., McLandress C., Polavarapu S., Preusse P., Sassi F., Sato K., Eckermann S., Ern M., Hertzog A., Kawatani Y., Pulido M., Shaw T.A., Sigmond M., Vincentk R., Watanabei S. Recent developments in gravity-wave effects in climate models and the global distribution of gravity-wave momentum flux from observations and models // Quant. J. Roy. Meteorol. Soc. 2010. V. 136. P. 1103–1124. DOI: 10.1002/qj.637.
3. Варгин П.Н., Володин Е.М., Карпечко А.Ю., Погорельцев А.И. О стратосферно-тропосферных взаимодействиях // Вестн. РАН. 2015. Т. 85, № 1. С. 39–46. DOI: 10.7868/S0869587315010181.
4. Chanin M.-L., Hauchecorne A. Lidar observation of gravity and tidal waves in the stratosphere and mesosphere // J. Geophys. Res. C. 1981. V. 86, N 10. P. 9715–9721.
5. Gao X., Meriwether J.W., Wickwar V.B., Wilkerson T.D., Collins S. Raylegh lidar measurements of the temporal frequency and vertical wavenumber spectra in the mesosphere over Rocky Mountain region // J. Geophys. Res. D. 1998. V. 103, N 6. P. 6405–6416.
6. Whiteway J.A., Carswell A.I. Lidar observations of gravity wave activity in the upper stratosphere over Toronto // J. Geophys. Res. D. 1995. V. 100, N 7. P. 14113–14124. DOI: 10.1029/95JD00511.
7. Marsh K.P., Mitchell N.J., Thomas L. Lidar studies of stratospheric gravity wave spectra // Planet. Space Sci. 1991. V. 39, N 11. P. 1541–1548.
8. Sato K., Yamada M. Vertical structure of stratospheric gravity waves revealed by the wavelet analyses // J. Geophys. Res. D. 1994. V. 99, N 10. P. 20623–20631.
9. Alexander M.J.  Gravity Waves in the Stratosphere // The Stratosphere: Dynamics, Chemistry, and Transport / Ed. by L.M. Polvani, A. Sobel, D.W. Waugh. Geophys. Monogr. Ser.  2010. V. 190. Ch. 5. P. 109–121. DOI: 10.1029/2009GM000887.
10. Коршунов В.А., Зубачев Д.С. Наблюдение полярных стратосферных облаков над г. Обнинск в декабре 2012 г. // Метеорол. и гидрол. 2014. № 4. С. 49–55.
11. Коршунов В.А., Зубачев Д.С., Мерзляков Е.Г., Jacobi Ch. Результаты определения аэрозольных характеристик средней атмосферы методом двухволнового лидарного зондирования и их сопоставление с измерениями метеорного радиоэхо // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 10. С. 862–868.
12. Hauchecorne A., Chanin M.L. Density and temperature profiles obtained by lidar between 35 and 70 km // Geophys. Res. Lett. 1980. V. 7, iss. 8. P. 565–568.
13. Черемисин А.А., Новиков П.В., Шнипов И.С., Бычков В.В., Шевцов Б.М. Лидарные наблюдения и механизм формирования структуры аэрозольных слоев в стратосфере и мезосфере над Камчаткой // Геомагнет. и аэроном. 2012. Т. 52, № 5. С. 690–700.
14. McDonald J., Thomas L., Wareing D.P. Night-to-night changes in the characteristics of gravity waves at stratospheric and lower-mesospheric heights // Ann. Geophys. 1998. V. 16, N 2. P. 229–237.
15. Rauthe M., Gerding M., Lübken F.-J. Seasonal changes in gravity wave activity measured by lidars at mid-latitudes // Atmos. Chem. Phys. 2008. V. 8, N 22. P. 6775–6787.
16. Wilson R., Chanin M.L., Hauchecorne A. Gravity waves in the middle atmosphere observed by Rayleigh lidar. 2. Climatology // J. Geophys. Res. D. 1991. V. 96, N 3. P. 5169–5183.
17. Смоленцев Н.К. Основы теории вейвлетов. Вейвлеты в МАТLAB. М.: ДМК Пресс, 2005. 304 с.
18. Torrence C., Compo G.P. A practical guide to wavelet analysis // Bull. Amer. Meteorol. Soc. 1998. V. 79, N 1. P. 61–78.
19. Rauthe M., Gerding M., Höffner J., Lübken F.-J. Lidar temperature measurements of gravity waves over Kühlungsborn (54°N) from 1 to 105 km: A winter-summer comparison // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. D24108. DOI: 10.1029/2006JD007354.
20. Dewan E. Saturated-cascade similitude theory of gravity wave spectra // J. Geophys. Res. D. 1997. V. 102, N 25. P. 29799–29817.
21. Zhu X., Shen Z., Eckermann S.D., Bittner M., Hirota I., Yee J.-H. Gravity wave characteristics in the middle atmosphere derived from the Empirical Mode Decomposition method // J. Geophys. Res. D. 1997. V. 102, N 14. P. 16545–16561.
22. Eckermann S.D. Effect of background winds on vertical wavenumber spectra of atmospheric gravity waves // J. Geophys. Res. D. 1995. V. 100, N 7. P. 14097–14112.