Введение 3
1 Общая информация 4
1.1 Современное состояние проблемы 4
1.2 Данные MERRA 5
1.3 Общие сведения о планетарных волнах 7
2 Теория 10
2.1 Основные выражения 10
2.2 Уравнения вертикальной структуры: вынужденные и свободные
решения 13
2.3 Приливное уравнение Лапласа: номенклатура и классификация
волновых мод 15
2.4 Групповая и фазовая скорость 25
2.5 Влияние распределения температуры, диссипации и средних ветров
26
2.6 Вынужденные атмосферные приливы 31
3 Результаты 33
3.1 Данные MERRA 33
3.2 Модельные данные 43
Заключение 46
Список литературы 47
Волны планетарного масштаба - важные составляющие общей циркуляции как нижней, так и средней атмосферы. Например, межгодовые изменения в положении и интенсивности квази-стационарных планетарных волн в тропосфере сказываются на межгодовых сдвигах в траекториях перемещения штормов, что в результате приводит к климатическим аномалиям. Поскольку волны не переносят массу, они не могут пространственно перераспределять какое-либо свойство, «присоединенное» к воздушной массе и переносимое за счет движения этой самой массы, то есть любое свойство, которое сохраняется при адиабатических процессах в отсутствии трения (невязких процессах). Примерами таких свойств могут служить следующие величины: отношение смеси водяного пара и других малых примесей, потенциальная температура (при сухоадиабатических процессах) и потенциальная завихренность. Волны могут пространственно перераспределять импульс и энергию, так как возможен обмен этими величинами между частицами жидкости через силу градиента давления. Планетарные волны в средней атмосфере могут сильно взаимодействовать со средним зональным ветром и меридиональной циркуляцией, таким образом играя ключевую роль в тепловом балансе, балансе импульса и химического состава атмосферы.
Распространение стационарных волн в атмосфере, а также их внутрисезонная и межгодовая изменчивость являются основными задачами при наблюдении и теоретических исследованиях в области динамической метеорологии.
Данная работа посвящена анализу изменчивости планетарных волн посредством использования данных ретроспективного анализа МБКРЛ.
В ходе работы был проанализирован ряд данных за период с 1986 по 2015 год с целью исследования климатической изменчивости планетарных волн посредством ретроспективного анализа данных МЕRRА. Продемонстрированы осредненные вейвлет-спектры амплитуд классического прилива, 5-, 10- и 16¬дневных волн для всего изучаемого периода, а также отдельно для трех декад: 1986-1995, 1996-2005 и 2006-2015. Проведен сравнительный анализ вейвлет- спектров амплитуд для тех же волн каждой декады отдельно для января-февраля и марта-апреля. Одной из возможных причин изменчивости амплитуд может быть количество годов с сильными Эль-Ниньо и Ла-Ниньа, наблюдаемыми в исследуемые десятилетия. Для выявления характерных особенностей поведения волн с учетом вышеобозначенных осцилляций, были проведены ансамблевые расчеты с использованием модели средней и верхней атмосферы. Для данной модели был произведен расчет коэффициентов пересчета при использовании тех же данных ретроспективного анализа МЕРРЫ. Данные коэффициенты используются в модели для более полного и точного воспроизведения термодинамического режима средней и верхней атмосферы.
В последующем планируется проанализировать вейвлет-спектры амплитуд планетарных волн в марте-апреле с учетом Эль-Ниньо и Ла-Нинья осцилляций с более детальным анализом межгодовой изменчивости. А также расчет вейвлет-спектров амплитуд для планетарных волн с волновым числом два.
