Том 39, номер 10, статья № 6

Аннотация:

Разработка лидарных методов измерения параметров ВГВ в пограничном слое атмосферы позволит получить новые знания о гравитационной волне, на основе которых может быть существенно усовершенствована математическая модель прогноза погоды. С целью тестирования описанного в части 1 метода определения скорости и угла направления распространения и длины внутренней гравитационной волны (ВГВ) по измерениям, выполненным тремя импульсными когерентными доплеровскими лидарами (ИКДЛ), в 2024 и 2025 гг. в районе томского Академгородка были проведены соответствующие эксперименты. На основе лидарных измерений получены оценки параметров ВГВ, не противоречащие известным экспериментальным данным. Результаты работы подтверждают принципиальную возможность определения скорости и направления распространения ВГВ, а также ее длины в пограничном слое атмосферы с помощью трех ИКДЛ наземного базирования.

Ключевые слова:

импульсный когерентный доплеровский лидар, внутренняя гравитационная волна (ВГВ), скорость и направление распространения ВГВ, ветер, пограничный слой атмосферы

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Госсард Э.Э., Хук У.Х. Волны в атмосфере. М.: Мир, 1978. 532 с.
2. Винниченко Н.К., Пинус Н.З., Шметер С.М., Шур Г.Н. Турбулентность в свободной атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 288 с.
3. Бызова Н.Л., Иванов В.Н., Гаргер Е.К. Турбулентность в пограничном слое атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 263 с.
4. Sun J., Nappo C.J., Mahrt L., Belušić D., Grisogono B., Stauffer D.R., Pulido M., Staquet C., Jiang Q., Pouquet A., Yague C., Galperin B., Smith R.B., Finnigan J.J., Mayor S.D., Svensson G., Grachev A.A., Neff W.D. Review of wave-turbulence interactions in the stable atmospheric boundary layer // Rev. Geophys. 2015. V. 53, N 3. P. 956–993. DOI: 4:10.1002/2015RG000493.
5. Зайцева Д.В. Внутренние гравитационные волны в атмоферном пограничном слое и их влияние на приземные характеристики вертикального обмена: дис. ... на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук. М.: Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, 2022. 134 с.
6. Зайцева Д.В., Каллистратова М.А., Люлюкин В.С., Кузнецов Р.Д., Кузнецов Д.Д., Вазаева Н.В. Субмезомасштабные волнообразные структуры в атмосферном пограничном слое и их параметры по данным содарных измерений в Подмосковье // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2023. Т. 59, № 3. С. 276–286.
7. Камардин А.П., Одинцов С.Л., Скороходов А.В. Идентификация внутренних гравитационных волн в атмосферном пограничном слое по данным содара // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 9. С. 812–818.
8. Blumen W., Banta R., Burns S.P, Fritts D.C., Newsom R., Poulos G.S., Sun J. Turbulence statistics of a Kelvin–Helmholtz billow event observed in the night-time boundary layer during the Cooperative Atmosphere – Surface Exchange Study field program // Dyn. Atmos. Ocean. 2001. V. 34. P. 189–204. DOI: 10.1016/S0377-0265(01)00059-4.
9. Banakh V.A., Smalikho I.N. Lidar observations of atmospheric internal waves in the boundary layer of atmosphere on the coast of Lake Baikal // Atmos. Meas. Tech. 2016. V. 9, N 10. P. 5239–5248. DOI: 10.5194/amt-9-5239-2016.
10. Witschas B., Rahm S., Wagner J., Dörnbrack A., Rapp M. Airborne wind lidar measurements of vertical and horizontal winds for the investigation of orographically induced gravity waves // J. Atmos. Ocean. Technol. 2017. V. 34, N 6. P. 1371–1386. DOI: 10.1175/JTECH-D-17-0021.1
11. Pierson G., Davies F., Collier C. An analysis of performance of the UFAM pulsed Doppler lidar for the observing the boundary layer // J. Atmos. Ocean. Technol. 2009. V. 26, N 2. P. 240–250. DOI: 10.1175/2008JTECHA1128.1.
12. Dolfi-Bouteyre A., Canat G., Valla M., Augere B., Besson C., Goular D., Lombard L., Cariou J.P., Durecu A., Fleury D., Bricteux L., Brousmiche S., Lugan S., Macq B. Pulsed 1.5-μm LIDAR for axial aircraft wake vortex detection based on high-brightness large-core fiber amplifier // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2009. V. 15. P. 441–450. DOI: 10.1109/JSTQE.2008.2010463.
13. Wu S., Liu B., Liu J., Zhai X., Feng C., Wang G., Zhang H., Yin J., Wang X., Li R., Gallacher D. Wind turbine wake visualization and characteristics analysis by Doppler lidar // Opt. Express. 2016. V. 24, N 10. DOI: 10.1364/OE.24.00A762.
14. Смалихо И.Н., Банах В.А. Определение параметров внутренней гравитационной волны по данным совместных измерений тремя импульсными когерентными доплеровскими лидарами. Часть 1. Метод // Оптика атмосф. и океана. 2026. Т. 39, № 10. С. 858–865.
15. Шерстобитов А.М., Банах В.А., Смалихо И.Н., Фалиц А.В. Тестирование оптико-электронного блока оптоволоконного импульсного когерентного доплеровского лидара ЛРВ-2 // Оптика атмосф. и океана. 2025. Т. 38, № 7. С. 541–550. DOI: 10.15372/AOO20250705; Sherstobitov A.M., Banakh V.A., Smalikho I.N., Falits A.V. Testing of an electrooptical unit of fiber-optic pulsed coherent Doppler lidar LRV-2 // Atmos. Ocean. Opt. 2025. V. 38, N 6. P. 715–724.
16. Banakh V.A., Smalikho I.N., Falits A.V., Sherstobitov A.M. Estimating the parameters of wind turbulence from spectra of radial velocity measured by a pulsed Doppler Lidar // Remote Sens. 2021. V. 13, N 11. P. 2071. DOI: 10.3390/rs13112071