#ифа_статьи

📰 Недавно в журнале Pure and Applied Geophysics вышла статья коллектива авторов из Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН (Чунчузов И.П., Попов О.Е., Куличков С.Н., Чхетиани О.Г.) «Самолетные исследования горизонтальных и наклонных спектров флуктуаций скорости ветра в устойчиво-стратифицированной тропосфере».

🛩 В статье исследовалось, как меняется скорость ветра и её изменчивость (флуктуации) в устойчиво-стратифицированной тропосфере (то есть при вертикальном распределении температуры, которое препятствует развитию вертикальных движений). Для этого использовались данные пассажирских самолетов, летящих горизонтально и в периоды взлёта/посадки. Оказалось, что ветер ведет себя по-разному в зависимости от масштаба. Главный научный сотрудник Радиоакустической лаборатории ИФА РАН, д.ф.-м.н. Чунчузов И.П. пояснил:

Измерения флуктуаций скорости ветра на больших масштабах (6-200 км) показали спад спектров (уменьшение амплитуды флуктуаций скорости ветра с уменьшением масштаба) по закону "-5/3", характерному для спектра Настрома-Гейджа. Однако на меньших масштабах (1,7-6 км) наблюдался более резкий спад, близкий к закону "-3". Этот переход к крутому спектру часто не учитывается в современных моделях. Выявление данного участка показало, что в устойчиво стратифицированной атмосфере режимы турбулентности могут «переключаться» в зависимости от масштабов. Этот вывод подтверждают результаты предыдущих измерений.

🛬🛫 Исследования, проведенные вдоль наклонных трасс самолетов, показали, что неоднородности скорости ветра с малыми вертикальными масштабами (40–600 м) обладают сильной анизотропией (сплюснутыми по вертикали). Вертикальные спектры этих неоднородностей в устойчиво-стратифицированной верхней тропосфере (высоты 5-10 км) убывают по закону "-3" при уменьшении вертикальных масштабов. Интересно, что аналогичные спектральные закономерности наблюдаются и в стратосфере и мезосфере, где используются инфразвуковые методы зондирования. Сравнение данных самолетных измерений и инфразвукового зондирования показало, что анизотропные флуктуации в различных слоях атмосферы подчиняются общим статистическим закономерностям, что указывает на их схожую природу.

⁉️Почему это важно?

▶️Подобные исследования помогают объяснить физический механизм переноса энергии между процессами разных масштабов в атмосфере — от крупных (сотни километров) до мелких (десятки метров).
▶️ Результаты исследования флуктуаций скорости ветра с малыми вертикальными масштабами по сравнению с размерами численной сетки в моделях прогноза погоды и изменения климата можно использовать для уточнения этих моделей.
▶️ Обнаружение вдоль наклонных трасс самолетов слоев атмосферы с неустойчивыми сдвигами скорости ветра позволяет понять механизм образования, расположение и масштабы зон турбулентности, опасных для авиации. Это помогает усовершенствовать системы предупреждения появления зон турбулентности.
▶️ Сходство спектров флуктуаций скорости ветра в тропосфере, стратосфере и мезосфере указывает на универсальные механизмы их формирования, что важно для прогнозирования распространения звука, света и примесей в атмосфере.

Рис.1: Траектория полета над Гренландией 24 марта 2021 г.
Рис.2: Схема пересечения анизотропных неоднородностей скорости ветра и «зон турбулентности» (штриховые) горизонтальными и наклонными трассами полета самолета.

Статья: Aircraft Studies of Horizontal and Inclined Spectra of Wind Velocity Fluctuations in the Stably-Stratified Troposphere.

Уважаемые коллеги!

20 мая (вторник) с 10:00 в конференц - зале ИФА им. А.М. Обухова РАН в очно-заочном режиме состоится конференция-семинар с международным участием «Случайные процессы, волны и турбулентность в природных средах», посвященная памяти профессора, Лауреата Государственной премии СССР в области науки и техники, д.ф.-м.н. Валерия Исааковича Кляцкина (1940-2017).

➡️По вопросам онлайн подключения - kiseleva@ifaran.ru

📃 Программа конференции - семинара.

📚 Сборник тезисов.

#день_полярника

🤩 От имени ИФА РАН с днём полярника поздравляет Ирина Анатольевна Репина, д.ф.-м.н., зам. директора ИФА им. А.М. Обухова РАН.

🇳🇴 Давно прошли времена, когда полярные исследования были чем-то действительно за гранью: и не только полярного круга, но и человеческих сил и возможностей. Сейчас, если ты сам не стремишься к приключениям, изучать Арктику и Антарктику можно в стенах комфортабельных научных станций или судов, а можно и вообще никуда не выезжать, а анализировать космические снимки или результаты численного моделирования.
🐻‍❄️ Но, тем не менее, полярные области остаются самыми необитаемыми и загадочными регионами нашей планеты.

И особенно это касается полярной атмосферы и климата. Здесь задач для исследований более чем достаточно. Например, полярное усиление – быстрое потепление Арктики и особенно её западной части. Или атмосферные реки, проникающие в самую глубину Антарктического континента. В прибрежных районах как Арктики, так и Антарктики формируются полярные мезоциклоны – аналоги тропических ураганов и тайфунов, только гораздо меньших размера и времени жизни: не случайно их называют полярными бомбами. А еще это разнообразие ветровых циркуляций – стоковые катабатические ветры Антарктиды и ледников Гренландии и Шпицбергена, подветренные бури Арктических архипелагов (самая мощная бора наблюдается вовсе не в Новороссийске, а на Новой Земле). Это уникальные процессы в полярном атмосферном пограничном слое – здесь мы можем найти долгоживущие устойчивые и конвективные пограничные слои, турбулентная динамика которых до сих пор до конца не изучена. И состав атмосферы – зимняя арктическая дымка, метановая проблема в Арктике, озон в Антарктиде… А ещё то, что за гранью не только полярного круга, но и границы нашего слоя обитания – тропосферы: стратосферный полярный вихрь, стратосферные облака, полярные сияния. И климат и погода наших средних широт также зависят от того, что происходит в Арктике.

🐋продолжение🐋

#ифа_статьи

🌾 Влияние глобальных изменений землепользования на осадки и водный баланс на Лёссовом плато Китая

📖 Статья «Responses of precipitation and water vapor budget on the Chinese Loess Plateau to global land cover change forcing», опубликованная в журнале Journal of Environmental Management — результат исследования коллектива учёных из России (ИФА им. А.М. Обухова РАН) и ученых из Китая (Institute of Global Environmental Change, State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology) и США (Joint Global Change Research Institute). В статье рассматривается влияние глобальных изменений земного покрова на осадки и водный пар в районе Лёссового плато Китая. Несмотря на то, что большинство исследований атрибуции изменений осадков в регионе сосредоточены на морских и атмосферных факторах (таких как выбросы аэрозолей и парниковых газов), влияние изменений землепользования остаётся слабо изученным. Работа подчёркивает значимость глобального озеленения и восстановления растительности для поддержания водного баланса в экологически уязвимых зонах, таких как Лёссовое плато.

🌿Лёссовое плато, расположенное в среднем течении реки Хуанхэ, является одним из наиболее эродированных регионов мира и зоной активного экологического восстановления. Оно характеризуется умеренно-континентальным муссонным климатом и ограниченными водными ресурсами, особенно в засушливых и полузасушливых районах.

Для повышения продуктивности и устойчивого восстановления экосистем вода остаётся ключевым ограничивающим фактором. Поэтому понимание того, как глобальные изменения землепользования влияют на перенос водяного пара и режим осадков, особенно важно.

– комментирует один из авторов статьи, к.ф.-м.н., старший научный сотрудник Лаборатории математической экологии ИФА РАН Г.А. Александров.

На основе данных модельных экспериментов CMIP6 авторы оценили, как глобальные изменения земного покрова повлияли на климат региона в период с 1850 по 2014 год.

Было установлено:
✔️В 1850–1960 гг. глобальные изменения землепользования снизили среднегодовые осадки на 14 мм;
✔️В 1961–2014 гг., напротив, наблюдалось увеличение на 6,4 мм, что связано с усиленной транспортировкой водяного пара с юга и запада региона.

Кроме того, несмотря на то что за оба периода наблюдался чистый экспорт водяного пара из региона, его объёмы во втором периоде были ниже (0,20 × 10⁴ кг/с против 0,28 × 10⁴ кг/с). Это указывает на то, что глобальное расширение сельхозугодий и увеличение листовой поверхности способствовали удержанию большего объёма влаги в регионе, что, в свою очередь, улучшало условия для выпадения осадков.

Подробнее читайте в статье.

Фото: 1) Сообщество Nature | Природа, ВКонтакте.
2) Лёссовое плато на карте WikipediA, автор Christycheungkayan.