Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана
Журнал Известия РАН. Физика атмосферы и океана публикует оригинальные научные и обзорные статьи по актуальным вопросам физики земной атмосферы и гидросферы и теории климата.
Журнал освещает современные исследования физических процессов, происходящих в атмосфере и океане и определяющих климат, погоду и их изменения. Эти исследования имеют практические приложения. Журнал также уделяет внимание дискуссии теоретических и экспериментальных результатов, полученных в таких областях физики атмосферы и океана как динамика газовых и водных сред, взаимодействие атмосферы с океаном и земной поверхностью, теория турбулентности, тепловой баланс и радиационные процессы, дистанционное зондирование и оптика обеих сред, естественные и антропогенные изменения климата и состояние атмосферы и океана.
Журнал публикует статьи по методам исследований, используемым в обеих средах, текущую научную информацию о российских и зарубежных событиях в физике атмосферы и океана, труды конференций, книжные рецензии и статьи о ведущих личностях в данной области. Авторами журнала и членами его редколлегии являются ведущие ученые России и СНГ.
Журнал представляет интерес для научных работников, аспирантов и студентов.
Журнал является рецензируемым и входит в Перечень ВАК для опубликования работ соискателей ученых степеней. С 2008 г. входит в систему РИНЦ.
Журнал основан в 1965 году.
ISSN Print: 1023-6317
Свидетельство о регистрации СМИ: № 0110231 от 08.02.1993
Текущий выпуск
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 61, № 2 (2025)
Статьи
О влиянии граничных условий на неустойчивость геострофических течений
Аннотация
Проведен анализ влияния граничных условий на неустойчивость геострофического зонального течения конечного поперечного масштаба с вертикальным параболическим профилем скорости общего вида в ограниченном по вертикали слое. Модель основана на уравнении потенциального вихря в квазигеострофическом приближении с учетом вертикальной диффузии массы и импульса. Уравнение и граничные условия сводились к спектральной задаче на собственные значения типа Орра–Зоммерфельда. Для расчета собственных функций и собственных значений использовался высокоточный аналитико-численный метод. Рассматривались два вида условий на горизонтальных границах слоя: равенство нулю возмущений вертикальной скорости и потоков плавучести (задача I); равенство нулю возмущений вертикальной скорости и возмущений горизонтальных скоростей (задача II). Получено, что граничные условия задачи II, которые включают условия прилипания, способствуют стабилизации длинноволновых неустойчивых возмущений и сужают диапазон неустойчивых коротковолновых возмущений. Отмечается, однако, что все типы неустойчивости течения, полученные при решении задачи I, такие как бароклинная неустойчивость, неустойчивость критического слоя, а также новая неустойчивость, характеризующаяся фазовой скоростью, превышающей максимальную скорость течения, возникают и при использовании граничных условиях прилипания, но в более узком диапазоне изменения физических параметров исходного уравнения.
123-132
Сравнение результатов мезомасштабного и вихреразрешающего моделирования с данными наблюдений в пограничном слое атмосферы
Аннотация
В работе развита численная модель микрометеорологии и турбулентной динамики дневного атмосферного пограничного слоя над сложной поверхностью на основе вложения вихреразрешающей модели PALM в мезомасштабную модель прогноза погоды WRF. Результаты моделирования сравниваются с данными акустического и микроволнового зондирования атмосферы, а также наземных и высотных наблюдений с использованием привязного аэростата, поднимающего датчики температуры и влажности. Получены оценки отклонений основных метеорологических и турбулентных параметров, прогнозируемых моделью, от измеренных значений.
133-157
Тенденции изменения солености вод Северной Атлантики по данным океанских реанализов в 1980–2011 гг.
Аннотация
Долгопериодные тенденции изменения солености вод Северной Атлантики (0°–70°с.ш. 8°–80° з.д.) оцениваются по данным нескольких океанских реанализов и объективных анализов в период 1980–2011 гг. Полученные оценки основаны на применении непараметрического метода регрессионного анализа (квантильной регрессии) к среднемесячной солености океана для значения квантиля 0.5. В рассматриваемый период в полосе широт 0°–15° с.ш. в слое 10–50 м соленость уменьшилась на 0.17 ± 0.10 ЕПС. В полосе широт 20°–35° с.ш. увеличение солености в слое 10–400 м составляет 0.08 ± 0.03 ЕПС. В восточной части Субтропической Атлантики (30°–40° с.ш. 25°–45° з.д.) значимое осолонение верхнего 400 м слоя происходит во все месяцы. Это означает расширение в северо-западном направлении области высокой солености в субтропиках. В западной части субполярного круговорота соленость в верхних 400 м за этот 32-летний период увеличилась на 0.20 ± 0.05 ЕПС.
158-169
Центры действия атмосферы: современные особенности и возможные изменения по расчетам с использованием моделей CMIP6 и CMIP5
Аннотация
Представлены результаты анализа изменений характеристик центров действия атмосферы (ЦДА) в Северном (СП) и Южном (ЮП) полушариях, полученные на основе результатов расчетов с использованием ансамблей климатических моделей CMIP5 и CMIP6. Оценена способность современных моделей воспроизводить особенности ЦДА для исторического сценария в сравнении с данными реанализа ERA5. Получены прогностические оценки изменений режимов ЦДА в XXI веке при сценариях RCP8.5 для моделей CMIP5 и SSP5-8.5 для моделей CMIP6. Интенсивность ЦДА оценивалась как разность давления на уровне моря в регионе ЦДА и среднего давления для полушария. В СП по данным реанализа и модельным расчетам интенсивность субтропических океанических антициклонических ЦДА больше летом, чем зимой. Противоположная ситуация отмечена для интенсивности субполярных океанических циклонических ЦДА в СП. Межгодовая изменчивость интенсивности ЦДА зимой в целом больше, чем летом. В ЮП сезоны с большей интенсивностью океанических антициклонических и циклонических ЦДА и ее межгодовая изменчивость различаются для разных океанов. По расчетам с моделями CMIP5 и CMIP6 получены значимые изменения интенсивности ЦДА в XXI веке. Более значимые тенденции усиления ЦДА в XXI веке проявляются в ЮП, особенно в зимние сезоны. Наиболее устойчивые тенденции ослабления отмечены над континентами для зимнего Северо-Американского максимума и летнего Азиатского минимума. Для зимнего Сибирского максимума тенденция ослабления более выражена по расчетам с моделями CMIP6, чем по расчетам с моделями CMIP5.
170–191
Зависимость амплитуды суточного хода температуры поверхности Азово-Черноморского бассейна от различных гидрометеорологических факторов по данным дистанционного зондирования и результатам моделирования
Аннотация
В работе проведено исследование зависимости амплитуды суточного хода температуры поверхностного слоя вод Азово-Черноморского бассейна от ряда гидрометеорологических факторов и ее сезонная изменчивость с использованием данных спутниковых измерений радиометра SEVIRI и моделирования верхнего перемешанного слоя моря. По данным дистанционного зондирования минимальные величины амплитуды имеют место в холодный период года, когда полный поток тепла направлен в атмосферу, при сильном ветре и низких значениях температуры воздуха. Максимальные величины амплитуды приходятся на период прогрева, когда полный поток тепла направлен в море, температура воздуха максимальна, а ветер практически отсутствует. Также в работе проведены расчеты по модели Крауса–Тернера при специальном выборе параметров атмосферного воздействия. Полученные модельные результаты хорошо согласуются с результатами исследования амплитуды суточного хода по данным сканера SEVIRI. Расчеты в рамках модели позволили выявить изменчивость толщины верхнего перемешанного слоя при одновременном учете изменчивости параметров атмосферного воздействия – потока тепла и скорости ветра.
192–206
Аэрозольное загрязнение атмосферы (обзор). Часть 1. Источники, химический состав, количество природных первичных аэрозольных частиц и их воздействие на здоровье человека
Аннотация
В настоящей работе выполнен обзор природных источников аэрозолей, не связанных с прямой или косвенной деятельностью человека, которые вносят значительный вклад в общие выбросы аэрозольных частиц. При выполнении настоящих исследований рассматривались характеристики образования и транспортировки аэрозолей, а также их химического состав. Показано, что первичные природные аэрозоли образуются из широкого круга источников, доля каждого из которых зависит от местоположения, времени года и времени суток. В ходе анализа литературных данных систематизировались данные о химическом составе и величине ежегодной эмиссии аэрозольных частиц природного происхождения. Результаты исследований показали, что природные аэрозольные частицы характеризуются широкой вариабельностью химического состава. В настоящей работе показано, что современные оценки глобальных выбросов природных аэрозолей (с использованием измерений, современных химических транспортных моделей, глобальных климатических моделей и различных схем параметризации) отличаются на порядки. Представлены данные о влиянии на состояние здоровья населения разных групп аэрозольных частиц (минеральная пыль, аэрозоли морской соли, аэрозоли от вулканической активности и аэрозольное загрязнение при природных пожарах). Показано, что воздействие аэрозольного загрязнения может приводить к негативным последствиям для здоровья человека, в том числе к сердечно-сосудистым заболеваниям, цереброваскулярным заболеваниям, острым заболеваниям нижних дыхательных путей, раку легких, неблагоприятным исходам родов и неонатальным заболеваниям, и даже к смерти, однако аэрозоли от морской соли могут оказывать и положительное влияние на здоровье человека (положительная биологическая активность некоторых фикотоксинов, в частности, ессотоксина).
207–237
Оценка антропогенной составляющей потоков парниковых газов с поверхности водохранилищ энергетического назначения Российской Федерации
Аннотация
В работе выполнена оценка антропогенных выбросов и поглощений парниковых газов водохранилищами энергетического назначения Российской Федерации по результатам полевых измерений 2021–2023 года. Измерения потоков метана с поверхности водохранилищ были проведены сотрудниками Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН на мелководных и глубоководных частях бассейнов девяти водохранилищ (Колымское, Бурейское, Волгоградское, Богучанское, Зейское, Куйбышевское, Рыбинское, Чиркейское, Саяно-Шушенское). По этим измерениям и данным физико-математического моделирования нами был проведен анализ и сопоставление полученных результатов с коэффициентами эмиссии метана, представленными в методических документах Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). Нами разработаны уточненные коэффициенты с использованием Уровней 1 и 2 сложности расчетов согласно МГЭИК. Результаты показывают, что уточненные национальные коэффициенты в среднем на 63% ниже коэффициентов МГЭИК, принятых по умолчанию. Разработана методика оценки антропогенной составляющей баланса парниковых газов при строительстве водохранилища по Уровню сложности 3 на основе балансовых расчетов углерода и разницы между характеристиками воды водохранилища и реки выше по течению. На примере Рыбинского водохранилища оценена антропогенная составляющая потока парниковых газов, соответствующая нетто-поглощению в 0.18 кг СО2-экв/м2 в безледный сезон. Сделан вывод о возможности отрицательного углеродного следа электроэнергии крупных ГЭС.
238–259
Оценка амплитуды сейш, возбуждаемых удаленными землетрясениями в малых водоемах суши
Аннотация
Проанализирован процесс формирования сейшевых колебаний уровня, инициируемых удаленными землетрясениями в малых водоемах суши, и предложен метод оценки амплитуды таких колебаний. Показано, что для оценки амплитуды водоем может быть описан двумя параметрами: горизонтальной протяженностью и максимальным периодом собственных колебаний. Метод основан на точном аналитическом решении одномерной задачи в рамках линейной теории длинных волн. Метод предполагает знание горизонтальных компонент сейсмических колебаний грунта. Для численных расчетов в работе использована запись катастрофического землетрясения в Турции 6 февраля 2023 г., полученная сейсмометром кафедры физики Земли физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва) на расстоянии 2050 км от эпицентра. Работоспособность метода подтверждена путем сопоставления аналитических оценок с результатами двумерного численного моделирования, проведенного для набора модельных бассейнов цилиндрической формы и постоянной глубины, а также для водоемов с батиметрией, соответствующей реальным озерам. Показано, что означенное землетрясение в водоемах московского региона могло возбудить колебания уровня с размахом до 0.5 м.
260–272