Введение 3
Глава 1. Общие сведения об исследуемых атмосферных волнах 6
1.1. Атмосферные приливы 6
1.2. Солнечные атмосферные приливы 8
1.3. Роль приливов в динамике атмосферы 14
Глава 2. Выбранные методы анализа метеорологических данных 17
2.1. Атмосферный реанализ 17
2.2. Гармонический вейвлет-анализ 19
2.3. Преимущества вейвлетов Морле для частотно-временного анализа 22
Глава 3. Анализ графических представлений полученных распределений метеорологических данных 24
3.1. Построение приливов в поле температуры 24
3.2. Построение приливов в поле меридиональной составляющей ветра 42
Заключение 60
Список используемой литературы 61
Изучение взаимодействия динамических процессов, происходящих в различных слоях атмосферы Земли, является одной из фундаментальных задач физики околоземного космического пространства. Интенсивное развитие аэрокосмических и наземных систем наблюдений за состоянием и динамикой атмосферы на различных высотах в последние годы привело к накоплению новых экспериментальных данных, требующих дальнейшей обработки и интерпретации.
На основе полученного экспериментального материала идет разработка глобальных эмпирические моделей атмосферных характеристик, учитывающих изменчивость метеорологических полей во времени и пространстве.
В атмосферах Земли и многих других планет наблюдаются периодические изменения атмосферного давления, называемые атмосферными приливами. Однако эти приливы вызываются преимущественно периодическими колебаниями солнечного теплового излучения, а не гравитационным влиянием других небесных тел.
Таким образом, дневная сторона планеты получает больше энергии, чем ночная. Температурное расширение воздуха приводит к колебаниям атмосферного давления и к цикличиским перемещениям воздушных масс с периодами, кратными солнечным суткам.
Притяжение Солнца и Луны вызывает в атмосфере приливы, подобные земным и морским приливам. Но атмосферные приливы имеют существенное отличие: атмосфера сильнее всего реагирует на влияние Солнца, тогда как земная кора и океан - на влияние Луны. Это объясняется тем, что атмосфера нагревается Солнцем и в дополнение к гравитационному возникает мощный термальный прилив.
В целом механизмы образования атмосферных и морских приливов сходны, за исключением того, что для прогноза реакции воздуха на гравитационные и термические воздействия необходимо учитывать его сжимаемость и распределение температуры. На данном итапе исследований не до конца понятно, почему полусуточные (12-часовые) солнечные приливы в атмосфере преобладают над суточными солнечными и полусуточными лунными приливами, хотя движущие силы двух последних процессов гораздо мощнее.
Раньше считалось, что в атмосфере возникает резонанс, усиливающий именно колебания с 12-часовым периодом. Однако наблюдения, проведенные при помощи геофизических ракет, свидетельствуют об отсутствии температурных причин такого резонанса. При решении этой проблемы, вероятно, следует учитывать все гидродинамические и термические особенности атмосферы.
Актуальность изучения динамических процессов, различных атмосферных приливных колебаний в частности, вызвана ролью в функционировании современных технологических систем пространственных неоднородностей различных масштабов, наблюдаемых в мезосфере, нижней термосфере и в верхней атмосфере...
По результатам анализа данных построеных на основе метеорологических данных (поля температуры и меридиональной составляющей ветра) атмосферного реанализа ERA5 за период с 2017 по 2019 годы можно сделать выводы о межсезонной изменчивости немигрующих приливов.
Так, на основе построений второй гармоники поля температуры и меридиональной составляющей ветра с 2.5° с.ш. по 62.5° с.ш. с шагом в 10°, можно утверждать, что:
• немигрирующие солнечные приливы проявляют себя всегда в зимние календарные месяцы на высоте 40 км вне зависимости от широты местности.
• активность приливов наблюдается в ранние весенние и поздние осенние месяцы в более низких широтах (с 2.5° с.ш. по 42.5° с.ш.).
• в летние месяцы немигрирующие солнечные приливы проявляют себя только в субэкваториальных широтах (2.5° с.ш. по 22.5° с.ш.).
• значения максимальных амплитуд по вышеуказанным метеорологическим данным возрастают от субэкваториальных широт к тропическим и резко уменьшаются от тропических к умеренным.
