Влияние сжимаемости и неизотермичности атмосферы на распространение акусто-гравитационных волн

Рубрика: 
Космическая и атмосферная физика
Черемных, ОК, Селиванов, ЮА, Захаров, ИВ
Косм. наука технол. 2010, 16 ;(1):09-19
https://doi.org/10.15407/knit2010.01.009
Язык публикации: русский
Аннотация: 
Использованы уравнения, описывающие возмущения в стратифицированной сжимаемой одномерной идеальной атмосфере в состоянии покоя, но вместо применения определенных требований относительно профиля температуры (стратификации) уравнения записываются относительно двух новых функций: амплитуды вертикальной скорости и сжимаемости (дивергенции скорости). В результате получено обычное дифференциальное уравнение для амплитуды вертикальной скорости. Выведено дисперсионное уравнение общего вида для сжимающейся идеальной атмосферы. Выполнен анализ его решений для температурных профилей изотермических, политропных и MSIS-моделей. В результате получена информация о поведении акустико-гравитационных волн в зависимости от атмосферных профилей.
Ключевые слова: акусто-гравитационные волны, дивергенция скорости, стратификация
Полный текст (PDF)
References: 
1. Атмосфера. Справочник. — Л.:  Гидрометеоиздат, 1991. — 532 с.
2. Госсард Э. Э., Хук У. Х. Волны в атмосфере. — М.: Мир, 1978. — 532 с.
3. Ерохин Н. С., Зольникова Н. Н., Михайловская Л. А. и др. Оптимальные условия для эффективного прохож­дения волн плавучести от интенсивных атмосферных вихрей в ионосферу // Шестая всероссийская откры­тая ежегодная конф. «Современные проблемы дис­танционного зондирования Земли из космоса»: Сб. тез. конф. — М.: ИКИ РАН, 2008. — С. 284.
4. Космическая магнитная гидродинамика: Пер. с англ. / Под ред. Э. Приста, А. Худа. — М.: Мир, 1995. — 439 с.
5. Ламб Г. Гидродинамика: Пер. 6-го англ. изд. — M.: ОГИЗ, 1947. — 928 с.
6. Ляхов В. В. Акустико-гравитационные волны в неа­диабатической атмосфере // Изв. Рос. АН. Сер. Физ. атмосферы и океана. — 2007. — 43, № 3. — С. 342— 350.
7. Anthes R. A., Rocken C., Ying-Hwa Kuo. Applications of COSMIC to meteorology and climate // Terrestrial Atmospheric and Oceanic Sci. — 2000. — 11, Part 1. — P. 115—156.
8. Boliunova A. D. Role of the «fountain effect» in the equa­torial ionosphere in the prolonged retention of radioactive products of the «Starfish» explosion at F-region altitudes // Cosmic Res. — 1976. — 13, N 5. — P. 646—650.
9. Campos L. M. B. C. On waves in non-isothermal, com­pressible, ionized and viscous atmospheres // Solar Phys. — 1983. — 82. — P. 355—368.
10. Clemesha B. R. A review of recent MLT studies at low lati­tudes // Ann. geophys. — 2004. — 22. — P. 3261—3275.
11. Einaudi F., Hines C. O. WKB approximation in application to acoustic-gravity waves // Can. J. Phys. — 1970. — 48, N 12. — P. 1458—1471.
12. Fedorenko A. K., Lizunov G. V., Rothkaehl H. Space obser­vations of the quasiwave perturbations of the atmosphere caused by powerful earthquakes at the altitudes of region F // Geomagn. Aeron. — 2005. — 45, N 3. — P. 403—410 (in Russian).
13. Francis H. S. Acoustic-gravity models and large-scale traveling ionosphere disturbances of a realistic, dissipa-tive atmosphere // J. Geophys. Res. — 1973. — 78. — P. 2278—2301.
14. Friedrich M., Torkar K. M., Singer W., et al. Signatures of mesospheric particles in ionospheric data // Ann. geo-phys. — 2009. — 27. — P. 823—829.
15. Fritts D. C., Alexander M. J. Gravity wave dynamics and effects in the middle atmosphere // Rev. Geophys. — 2003. — 41, N 1. 1003, doi:10.1029/2001RG000106.
16. Fritts D. C., Yuan L. An analysis of gravity wave ducting in the atmosphere: Eckart’s resonances in thermal and Doppler ducts // J. Geophys. Res. — 1989. — 94D, N 15. — P. 18.455—18.466.
17. Gille J. C. Acoustic-gravity waves in the Earth’s atmo­sphere. I. The general nature of acoustic-gravity waves. II. Acoustic-gravity wave ducting in the atmosphere by vertical temperature structure // Florida State University, Department of Meteorology, Technical Note No. 66-7, 1966. — 77 p.
18. Gravity waves in weather, climate, and atmospheric chem­istry: Issues and challenges for the community / TIIMES -NCAR, 2006 / Gravity Wave Retreat, 2006. — 19 p.
19. Hines C. Internal atmospheric gravity waves at ionospheric heights // Can. J. Phys. — 1960. — 38. — P. 1441—1481.
20. Kelley M. C. The Earth’s ionosphere // Plasma Physics and Electrodynamics. — Academic Press, Inc., 1989. — P. 487.
21. Korepanov V., Hayakawa M., Yampolski Yu., Lizunov G. AGW as a seismo-ionospheric coupling responsible agent // Phys. and Chem. Earth. — 2009. — 34. — P. 485—495.
22. Lindzen R. S., Tung K.-K. Banded convective activity and ducted gravity waves // Mon. Weather Rev. — 1976. — 104. — P. 1602—1617.
23. Liu H.-L., Hagan M. E. Local heating/cooling of the meso sphere due to gravity wave and tidal coupling // Geophys. Res. Lett. — 1999. — 25. — P. 2941—2944.
24. Marcos F. A., Burke W. J., Lai S. T. Thermospheric space weather modeling // Reprint from Proceedings, 38th AlAA Plasmadynamics and Lasers Conference 25—28 June 2007. — Miami, FL, 2007. — 12 p.
25. Mityakov S. N., Nakaryakov V. M., Trakhtengerts V. Y. Reflection of internal gravity waves from the mesospheric waveguide // Geomagnetism and Aeronomy, English Translation, June 1996. — 35, N 6.
26. Nappo C. J. An introduction to atmospheric gravity waves. Elsevier Science, 2002. — 260 p.
27. Petrukhin N. S. Waveguide properties of an atmosphere with a monotonically varying temperature // Sov. Astron. — July-August 1983. — 27, N 4. — P. 408—410.
28. Pokhotelov O. A., Liperovskii V. A., Fomichev Iu. P., et al. Modification of the ionosphere during military actions in the Persian Gulf region // Doklady Akademiia Nauk SSSR. — 1991. — 321, N 6. — P. 1168—1172 (In Russian).
29. Prikryl P., Muldrew D. B., Sofko, et al. Solar wind Alfvén waves: a source of pulsed ionospheric convection and at­mospheric gravity waves // Ann. geophys. — 2005. — 23, N 2. — P. 401—417.
30. Prikryl P., Rusin V., Rybansky M. The influence of solar wind on extratropical cyclones. Part 1. Wilcox effect revis­ited // Ann. geophys. — 2009. — 27. — P. 1—30.
31. Rapoport Yu. G,. Hayakawa M., Gotynyan O. E., et al. A. Stable and unstable plasma perturbations in the ionospheric F region, caused by spatial packet of atmospheric gravity waves // Phys. and Chem. Earth. — 2009. — 34. — P. 508— 515.
32. Schunk R. W., Sojka J. J. Ionosphere-thermosphere space weather issues // J. Atmospheric and Terrestrial Phys. — October 1996. — 58, N 14. — P. 1527—1574.
33. Snively J. B., Pasko V. P. Breaking of thunderstorm generated gravity waves as a source of short-period ducted waves at mesopause altitudes // Geophys. Res. Lett. — 2003. — 30, N 24. — P. 2254. doi: 10.1029/2003GL018436.
34. Sutherland B. R., Yewchuk K. Internal Wave Tunnelling / J. Fluid Mechanics. — 2004. — 511. — P. 125—134.
35. Tolstoy I., Pan P. Simplified atmospheric models and the properties of long-period internal and surface gravit waves // J. Atmos. Sci. — 1970. — 27. — P. 31—48.
36. Vadas S. L., Fritts D. C. Thermospheric responses to gravit waves arising from mesoscale convective complexes // J Atmos. and Solar-Terr. Phys. — 2004. — 66. — P. 781—804.

37. Walterscheid R. L., Schubert G. Nonlinear evolution of an upward propagating gravity wave: Overturning, convec tion, transience and turbulence // J. Atmos. Sci. — 1990. — 47, N l. — P. 101—125.