Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 61, № 4 (2025)
Статьи
ЛАГРАНЖЕВЫ (ФАЗОВЫЕ) СТРУКТУРЫ В НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ
Аннотация
В работе рассмотрен геометрический подход к описанию структур в баротропных течениях несжимаемой жидкости. Такой способ описания имеет аналогию в геометрической оптике. Рассматривается эволюция равновесных течений, при которой происходит изменение траекторий лагранжевых инвариантов, выраженных через завихренность течения. Связь между завихренностью и скоростью устанавливается через асимптотику решения уравнения Пуассона. Обсуждаются пределы применимости предложенного подхода, а также возможность его обобщения для бароклинных течений.
Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2025;61(4):423–429
423–429
СТАБИЛИЗАЦИЯ ВОЛНОВЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ В ГЕОСТРОФИЧЕСКОМ ПОТОКЕ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ СДВИГОМ ПРИ УЧЕТЕ РЕЛЬЕФА И БАРОКЛИННОСТИ
Аннотация
Рассмотрены механизмы стабилизации неограниченно возрастающих волновых чисел транзиентных мод одноволновых решений уравнений динамики атмосферы при учете рельефа и различных форм бароклинности с сохранением свойств решений как точных. Проведены оценки величин волновых чисел при действии сдвигов скорости и наклонов рельефа, учете бароклинности, а также в экмановском погранслое в сравнении с наблюдениями периодических структур облачности. Отмечены величины параметров, при которых возможно блокирование волны, указаны также бимодальные решения уравнений. Оценки параметров стационирования транзиентной волны с учетом бароклинности в протопланетных дисках (как пример, отличной от бароклинности в геофизической гидродинамике) показывают многополосную структуру полей скорости.
Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2025;61(4):430-441
430-441
ОЦЕНКА ОБЛАСТИ ПРИМЕНИМОСТИ ПРИБЛИЖЕНИЯ МЕЛКОЙ ВОДЫ ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ДИСПЕРГИРУЮЩИХ ВОЛН ЦУНАМИ
Аннотация
Разработан практический метод определения области пространства, в которой бездисперсионное приближение мелкой воды способно воспроизводить диспергирующие волны цунами с заданной точностью. Оценивать точность мы предлагаем по степени запаздывания диспергирующего волнового пакета относительно фронта длинных волн. Степень запаздывания рассчитывается вдоль волновых лучей, испускаемых из центра источника под различными азимутальными углами. Расчет лучей реализован на сферической поверхности с учетом рельефа дна, который сглаживается для удовлетворения условиям применимости лучевой теории. По форме начального возвышения водной поверхности в источнике с учетом распределения глубин океана вдоль каждого из лучей рассчитывается доминирующий период волн цунами. По доминирующему периоду и профилю глубин вдоль луча вычисляется степень запаздывания диспергирующего волнового пакета. Работа метода продемонстрирована на примере двух цунами-событий на Центральных Курильских островах (Симуширские цунами 15.11.2006 и 13.01.2007).
Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2025;61(4):442-456
442-456
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФОТОХИМИЧЕСКОЙ ГЕНЕРАЦИИ ОЗОНА В ПРИЗЕМНОМ СЛОЕ ВОЗДУХА В БОРЕАЛЬНЫХ ЛЕСАХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ И ЮЖНОЙ СИБИРИ
Аннотация
По многолетним наблюдениям приземного содержания озона (O3) и оксидов азота (NO, NO2) на региональных станциях ZOTTO (Zotino Tall Tower Observatory) и «Фоновая» получены оценки скорости фотохимической генерации озона (PO3), эффективности наработки озона в расчете на одну молекулу нечетного азота NOx(=NO + NO2) (ΔP) и времени жизни NOx (τN) в фотохимически активные дни с марта по сентябрь. В диапазоне измеренных концентраций NOx (0.2–2 млрд-1), отвечающих условиям регионально фонового и слабо загрязненного воздуха, имеют место зависимости: PO3 ≈ A'[NOx], ΔP = A/(1 + B[NOx]), τN = ΔP/A', где A' — эмпирический коэффициент, A и B — параметры, зависящие от состава воздуха. Для семейства нечетного азота выделены предельные режимы скорости фотохимического стока в условиях высокого и низкого отношения концентрации биогенных углеводородов к концентрации NOx. Полученные результаты свидетельствуют о значимом вкладе региональных эмиссий NOx и биогенных эмиссий углеводородов в фотохимическую генерацию озона и дневной сток нечетного азота в атмосферном пограничном слое над бореальными лесами Сибири.
Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2025;61(4):457–473
457–473
УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ВЕРСИЯ СХЕМЫ СЕРНОГО ЦИКЛА АТМОСФЕРЫ ДЛЯ МОДЕЛЕЙ ЗЕМНОЙ СИСТЕМЫ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СЛОЖНОСТИ
Аннотация
Схема серного цикла атмосферы ChAP (Chemical and Aerosol Processes) для моделей Земной системы промежуточной сложности расширена учетом диметилсульфида (ДМС) и влияния типа осадков на интенсивность выведения сульфатов из атмосферы. Наряду с этим, изменена численная схема переноса примесей. Для сохранения вычислительной эффективности предлагаемой новой модельной версии ChAP−1.1 использовалось приближение стационарности с предписанными вертикальными профилями для концентраций соединений серы в атмосфере (как и в предыдущей версии ChAP−1.0), что связано с относительно малым временем жизни диоксида серы и сульфатов в тропосфере. В результате улучшено согласие пространственного распределения сернистого газа и сульфатов с данными рсанализа CAMS (Copernicus Atmosphere Monitoring Service), проекта ACCMIP (Atmospheric Chemistry and Climate Model Intercomparison Project) для конца XX — начала XXI в. По расчетам с новой версией ChAP−1.1 глобальное содержание сернистого газа в атмосфере в 1990–2000 гг. составляет 0.2 TrS, сульфатов — 0.6–0.7 TrS при их характерном времени жизни 1 и 6 сут соответственно.
Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2025;61(4):474–486
474–486
МОДЕЛИРОВАНИЕ СУХОГО ОСАЖДЕНИЯ АЭРОЗОЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В УСЛОВИЯХ НЕОДНОРОДНОСТИ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ АРКТИЧЕСКИХ РАЙОНОВ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
Аннотация
Представлено моделирование сухого осаждения аэрозольных частиц на основе модели, учитывающей влияние размеров и плотности частиц, характеристик неоднородности подстилающей поверхности и динамической скорости трения в арктических районах Крайнего Севера. Исследовано влияние неоднородности подстилающей поверхности на результаты моделирования загрязнения поверхности земли за счет сухого осаждения. Результаты сопоставлены с моделями с осредненными параметрами осаждения и поправками к скорости сухого осаждения. Получены оценки условного загрязнения поверхности земли радиоактивными аэрозолями с частицами 0.1, 1 и 10 мкм в арктических районах Крайнего Севера с неоднородными подстилающими поверхностями в реальных метеорологических условиях в летний и зимний периоды.
Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2025;61(4):487–497
487–497
ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ В АТМОСФЕРЕ НА ТЕРРИТОРИИ УРАЛЬСКОГО РЕГИОНА ПО ДАННЫМ РЕАНАЛИЗА И СПУТНИКОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ. ЧАСТЬ 1. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ ВАРИАЦИИ КОНЦЕНТРАЦИИ СО2 И СН4
Аннотация
В работе рассматриваются пространственно-временные вариации концентрации СО2 и СН4 в атмосфере вблизи поверхности на основе данных ре анализа CAMS и спутниковых измерений GOSAT на территории Уральского федерального округа (УрФО) за период 2010–2021 гг. Выполнена оценка неопределенности используемых данных. Суммарная неопределенность концентраций СО2 и СН4 в первую очередь обусловлена неопределенностью наземных измерений. Данные ре анализа CAMS наиболее точно отражают результаты наземных измерений концентрации СО2. В среднем они завышают эти данные на 0.59 ± 0.102 ppm. В то же время значения концентрации СН4 полученные на основе ре анализа, в среднем ниже на 71.57 ± 4.04 ppb по сравнению с результатами наземных измерений. Напротив, результаты спутниковых измерений GOSAT хорошо согласуются с данными наземных измерений концентрации СН4. В среднем они показывают завышенные значения на 4.68 ± 4.05 ppb, в то время как по диоксиду углерода СО2 наблюдается занижение на 3.51 ± 0.104 ppm. Анализ пространственного распределения межгодовых изменений показал, что в восточной и северо-восточной частях УрФО в отдельные годы наблюдается значительный ежегодный прирост концентрации СО2 и СН4, достигая значений 16 ppm и 90 ppb соответственно. Особенно высокие значения фиксируются в жаркий сезон, когда температура воздуха превышает 15 °C. По данным ре анализа, в Тюменской обл., Ханты-Мансийском и Ямало-Ненецком автономных округах максимальные значения концентрации метана СН4 в течение года наблюдаются в июле–августе и превышают значения в зимний период. Установлен резкий рост концентрации СО2 для всей территории УрФО в 2012 и 2016 гг. По СН4 резкий рост концентрации приходится на 2012, 2016 и 2019 гг.
Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2025;61(4):498-518
498-518
СВЯЗЬ КОНЦЕНТРАЦИИ СО2 ВБЛИЗИ ВОСТОЧНОЙ АНТАРКТИДЫ С МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИМИ УСЛОВИЯМИ И АТМОСФЕРНЫМИ ВОЛНОВЫМИ ПРОЦЕССАМИ
Аннотация
Проведен анализ зависимости концентрации СО2 от метеорологических параметров и волновых процессов в атмосфере на основе данных, полученных в рамках 68-й Российской антарктической экспедиции на НЭС «Академик Федоров» (декабрь 2022 г. – февраль 2023 г.). Проанализированы общие спектральные максимумы в кросс-спектрах временных вариаций метеопараметров (атмосферного давления, температуры и скорости ветра) и концентрации СО2 в широком диапазоне периодов: от десяти минут до суток. В частотных спектрах и кросс-спектрах флуктуаций метеопараметров и турбулентных потоков импульса и тепла обнаружены колебания с дискретным набором периодов от десяти минут до суток. Предложен возможный механизм формирования наблюдаемых частотных спектров вариаций метеопараметров и концентрации СО2. Он связан с влиянием нелинейного процесса адвекции внутренних волн в переменном поле скорости ветра, создаваемого солнечными приливами (суточным и полусуточным) и суммарным полем внутренних волн от их регулярных источников (солнечный терминатор) и нерегулярных источников (метеофронты, орография, струйные течения, конвекция и др.).
Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2025;61(4):519-537
519-537
ЭМИССИЯ МЕТАНА ИЗ ОЗЕР И ВОДОХРАНИЛИЩ: НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ, СВЯЗАННЫЕ С ФОРМИРОВАНИЕМ И РАЗРУШЕНИЕМ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА
Аннотация
Среди парниковых газов земной атмосферы метан занимает второе место после углекислого газа по величине вклада в глобальное потепление климата. Пресноводные водоемы (озера и водохранилища), будучи наиболее значимым источником метана в планетарном масштабе, распределены по поверхности суши таким образом, что большая их часть на несколько месяцев в году покрывается льдом. В период ледостава водная толща полностью или частично изолируется от атмосферы, что приводит к прекращению эмиссий метана либо к их локализации в местах формирования незамерзающих пропарин в ледяном покрове. Метан, накопленный подо льдом в растворенном виде и в газовых включениях в ледяном покрове, высвобождается из водоемов при весеннем разрушении льда (так называемый весенний выброс). В данной обзорной статье подробно рассматриваются пути выделения метана со дна замерзающих озер и водохранилищ, механизмы его концентрирования в водной толще и в формирующемся ледяном покрове, а также сопутствующие и препятствующие такому концентрированию подледные процессы и ледовые структуры. Также обсуждаются факторы, влияющие на интенсивность весеннего выброса метана, и актуальные подходы к частичным и интегральным оценкам этого выброса. Систематизированные в статье данные могут использоваться как при планировании полевых кампаний на замерзающих водоемах в зимне-весенний период, так и при разработке процесс-ориентированных моделей, учитывающих влияние ледяного покрова на пространственно-временную динамику углерода в пресноводных экосистемах и на эмиссии метана из таких экосистем.
Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2025;61(4):538–552
538–552