Хвильові збурення атмосфери у просторово неоднорідній течії
Рубрика:
| Федоренко, АК, Крючков, ЄІ, 1Черемних, ОК, Жук, ІТ 1Інститут космічних досліджень Національної академії наук України та Державного космічного агентства України, Київ |
| Косм. наука технол. 2022, 28 ;(6):25-33 |
| https://doi.org/10.15407/knit2022.06.025 |
| Язык публикации: Українська |
Аннотация: Аналіз вимірювань на супутнику Dynamics Explorer 2 вказує на тісний зв'язок атмосферних хвильових збурень у полярній термосфері з вітровою циркуляцією. Згідно з супутниковими спостереженнями, в областях формування потужних вітрових систем систематично спостерігаються акустико-гравітаційні хвилі великих амплітуд. При цьому азимути поширення АГХ просторово узгоджуються з напрямками вітрової циркуляції. Хвилі поширюються переважно назустріч вітру, а їхня амплітуда приблизно пропорційна швидкості вітру. З метою пояснення експериментальних даних, у роботі теоретично досліджено зміни амплітуд АГХ у горизонтально неоднорідній вітровій течії. Отримано дисперсійне рівняння АГХ в системі відліку середовища, яке рухається з неоднорідною швидкістю. При його отриманні враховано сили інерції, а також зміну фонової густини атмосфери в неоднорідній течії. Показано, що за умови повільної зміни швидкості вітру дійсна частина цього рівняння співпадає з дисперсійним рівнянням АГХ для нерухомого середовища. Отримано вираз для зміни амплітуди хвиль в рухомому середовищі, згідно з яким у зустрічному неоднорідному вітрі амплітуда хвиль зростає приблизно за лінійним законом, що узгоджується з даними супутникових спостережень.
|
References:
1. Fedorenko A.K., Kryuchkov E.I. (2011). Distribution of Medium Scale Acoustic Gravity Waves in polar Regions according to Satellite Measurement Data. Geomagn. Aeron., 51, issue 1, p. 527-539.
https://doi.org/10.1134/S0016793211040128
2. Fedorenko A.K., Kryuchkov E.I. (2013). Wind Control of the Propagation of Acoustic Gravity Waves in the Polar Atmosphere. Geomagn. Aeron., 53, Issue 3. С.394-405.
https://doi.org/10.1134/S0016793213030055
3. Bretherton F.P., Garrett C.J.R. (1969). Wavetrains in inhomogeneous moving media. Proc. Roy. Soc. 1969. A.302, P.529-554.
https://doi.org/10.1098/rspa.1968.0034
4. Cowling D.H., Webb H.D., Yeh K.C. (1971). Group rays of internal gravity waves in a wind-stratified atmosphere. J. Geophys. Res. 76. P.213-220.
https://doi.org/10.1029/JA076i001p00213
5. Fedorenko A.K, Bespalova A.V, Cheremnykh O.K, and Kryuchkov E.I. (2015). A dominant acoustic-gravity mode in the polar thermosphere. Ann. Geophys. 33. Р.101-108.
https://doi.org/10.5194/angeo-33-101-2015
6. Fedorenko A.K., Kryuchkov E.I., Cheremnykh O.K., Klymenko Yu.O., Yampolski Yu.M. (2018). Peculiarities of acoustic-gravity waves in inhomogeneous flows of the polar thermosphere. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 178. Р. 17-23.
https://doi.org/10.1088/1475-7516/2018/10/009
7. Hines C.O. Internal gravity waves at ionospheric heights. Can. J. Phys. 1960. 38. P. 1441-1481.
https://doi.org/10.1139/p60-150
8. Innis J.L., Conde M. (2002). Characterization of acoustic-gravity waves in the upper thermosphere using Dynamics Explorer 2 Wind and Temperature Spectrometer (WATS) and Neutral Atmosphere Composition Spectrometer (NACS) data. J. Geophys. Res. 107, NO A12.
https://doi.org/10.1029/2002JA009370
9. Killeen T.L., Won Y.I., Nicieyewski R.J., Burns A.G. (1995). Upper thermosphere winds and temperatures in the geomagnetic polar cap: Solar cycle, geomagnetic activity, and interplanetary magnetic fields dependencies. J. Geophys. Res. 100. P. 21327 -21342.
https://doi.org/10.1029/95JA01208
10. Lighthill J. Waves in Fluids, Cambridge University Press, 1978. 504 р.
11. Lühr H., Rentz S., Ritter P., Liu H., Häusler K. (2007). Average thermospheric wind pattern over the polar regions, as observed by CHAMP. Ann. Geophys. 25. P. 1093 -1101.www. ann-geophys.net/25/1093/2007
https://doi.org/10.5194/angeo-25-1093-2007
12. Tolstoy I. The theory of waves in stratified fluids including the effects on gravity and rotation. (1963). Rev. of Modern Phys. 35, N 1. P. 207- 230.
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.35.207
13. Vadas S. L., Fritts M. J. (2005). Thermospheric responses to gravity waves: Influences of increasing viscosity and thermal diffusivity. J. Geophys. Res. 110, D15103,
https://doi.org/10.1029/2004JD005574
14. Williams P. J. S., Lewis R. V., Virdi T. S., Lester M., Nielsen E. (1992). Plasma flow bursts in the auroral electrojets. Ann. Geophysicae. 10. Р. 835-848.
https://doi.org/10.1134/S0016793211040128
2. Fedorenko A.K., Kryuchkov E.I. (2013). Wind Control of the Propagation of Acoustic Gravity Waves in the Polar Atmosphere. Geomagn. Aeron., 53, Issue 3. С.394-405.
https://doi.org/10.1134/S0016793213030055
3. Bretherton F.P., Garrett C.J.R. (1969). Wavetrains in inhomogeneous moving media. Proc. Roy. Soc. 1969. A.302, P.529-554.
https://doi.org/10.1098/rspa.1968.0034
4. Cowling D.H., Webb H.D., Yeh K.C. (1971). Group rays of internal gravity waves in a wind-stratified atmosphere. J. Geophys. Res. 76. P.213-220.
https://doi.org/10.1029/JA076i001p00213
5. Fedorenko A.K, Bespalova A.V, Cheremnykh O.K, and Kryuchkov E.I. (2015). A dominant acoustic-gravity mode in the polar thermosphere. Ann. Geophys. 33. Р.101-108.
https://doi.org/10.5194/angeo-33-101-2015
6. Fedorenko A.K., Kryuchkov E.I., Cheremnykh O.K., Klymenko Yu.O., Yampolski Yu.M. (2018). Peculiarities of acoustic-gravity waves in inhomogeneous flows of the polar thermosphere. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 178. Р. 17-23.
https://doi.org/10.1088/1475-7516/2018/10/009
7. Hines C.O. Internal gravity waves at ionospheric heights. Can. J. Phys. 1960. 38. P. 1441-1481.
https://doi.org/10.1139/p60-150
8. Innis J.L., Conde M. (2002). Characterization of acoustic-gravity waves in the upper thermosphere using Dynamics Explorer 2 Wind and Temperature Spectrometer (WATS) and Neutral Atmosphere Composition Spectrometer (NACS) data. J. Geophys. Res. 107, NO A12.
https://doi.org/10.1029/2002JA009370
9. Killeen T.L., Won Y.I., Nicieyewski R.J., Burns A.G. (1995). Upper thermosphere winds and temperatures in the geomagnetic polar cap: Solar cycle, geomagnetic activity, and interplanetary magnetic fields dependencies. J. Geophys. Res. 100. P. 21327 -21342.
https://doi.org/10.1029/95JA01208
10. Lighthill J. Waves in Fluids, Cambridge University Press, 1978. 504 р.
11. Lühr H., Rentz S., Ritter P., Liu H., Häusler K. (2007). Average thermospheric wind pattern over the polar regions, as observed by CHAMP. Ann. Geophys. 25. P. 1093 -1101.www. ann-geophys.net/25/1093/2007
https://doi.org/10.5194/angeo-25-1093-2007
12. Tolstoy I. The theory of waves in stratified fluids including the effects on gravity and rotation. (1963). Rev. of Modern Phys. 35, N 1. P. 207- 230.
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.35.207
13. Vadas S. L., Fritts M. J. (2005). Thermospheric responses to gravity waves: Influences of increasing viscosity and thermal diffusivity. J. Geophys. Res. 110, D15103,
https://doi.org/10.1029/2004JD005574
14. Williams P. J. S., Lewis R. V., Virdi T. S., Lester M., Nielsen E. (1992). Plasma flow bursts in the auroral electrojets. Ann. Geophysicae. 10. Р. 835-848.