11 ноября 2022, 19:00

Моделировать бури и другие опасные процессы в атмосфере станет проще

Акустика
Математическое моделирование
Метеорология

Ученые Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта продемонстрировали, что по регистрируемым приборами колебаниям атмосферного давления у поверхности Земли можно вычислить волновые процессы в атмосфере, например метеорологические бури. Это позволит использовать наземные данные для моделирования волн и от других метеорологических явлений, а, следовательно, улучшит понимание и прогнозирование происходящего в атмосфере.

Моделировать бури и другие опасные процессы в атмосфере станет проще
A. Волновые возмущения температуры, создаваемые тропосферным низкочастотным переменным источником тепла с периодом Т = 1800 с при t = 0,5 ч (вверху), t = 1 ч (в середине), t = 2 ч (внизу). B. Волновые возмущения температуры, генерируемые модифицированными низкочастотными вариациями приземного давления при t = 0,5 ч (вверху), t = 1 ч (в середине), t = 2 ч (внизу)
Источник: Сергей Кшевецкий

Очень важно уметь предсказывать опасные погодные явления — бури, сильные грозы, шторма и прочие, — поскольку они могут приводить как к большим материальным потерям, так и к гибели людей. Отследить их можно, например, по низкочастотным волнам, которые они генерируют, а затем произвести расчеты в специальной модели. Однако подход не слишком эффективен. Все дело в том, что не так много экспериментальных исследований по волнам в тропосфере (нижнем слое атмосферы), и не всегда понятно, как установить соответствие между сигналом и надвигающимся катаклизмом.

Ученые из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград) с коллегами выяснили, как по колебаниям давления на поверхности земли вычислить распространяющиеся в атмосфере инфразвуковые и внутренние гравитационные волны. Авторы по отдельности рассмотрели волны от локального тропосферного источника и от волновых колебаний давления на поверхности Земли, создаваемых этим источником. Сравнив их, ученые предложили, как при моделировании обычно неизвестный тропосферный источник волн можно заменить регистрируемыми на поверхности Земли колебаниями давления. Так, по последним строится специальный модифицированный поверхностный источник, учитывающий, что от тропосферного источника распространяется две волны: одна направлена непосредственно вверх, другая — к поверхности Земли, но отражается, и опять идет вверх. Таким образом, волновая картина в атмосфере определяется взаимным сочетанием двух этих волн. 

«Теперь, используя в расчетах экспериментально регистрируемые изменения давления, можно с большой точностью предсказать волновые колебания в атмосфере от метеорологических бурь, а, следовательно, и спрогнозировать их влияние на атмосферу», — рассказывает Сергей Кшевецкий, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник кафедры физики Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград).

В исследовании также приняли участие ученые из Западного отделения Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн имени Пушкова Российской академии наук (РАН) (Калининград), Института физики атмосферы имени А. М. Обухова РАН (Москва) и Санкт-Петербургского государственного университета (Санкт-Петербург).

Источник:  Пресс-служба БФУ

Публикации из новости

Similarities of acoustic-gravity waves propagating to the upper atmosphere from tropospheric heat sources and related surface pressure perturbations
Kshevetskii S., Kurdyaeva Y., Gavrilov N.
Q2 Advances in Space Research 2022 цитирований: 0

Читайте также

Методы расчета географов помогли в изучении миграции стволовых клеток
Российские ученые усовершенствовали математический метод, который позволяет описывать геометрические параметры сложных природных объектов, например береговых линий, и применили его для оценки того, как изменяется цитоскелет стволовых клеток во время их движения.
КЛСМ
Математическое моделирование
Цитология
21 декабря 2021
Российские ученые предложили систему энергообеспечения глухих деревень и марсианских колоний
Российские ученые с зарубежными коллегами предложили систему, которая поможет обеспечить надежное и недорогое электроснабжение удаленных от цивилизации поселений.
Искусственный интеллект
Математическое моделирование
Энергетика
17 декабря 2021
Ученые рассчитали, как получить мощные испускатели электронов для микроскопов и ускорителей частиц
Российские ученые представили математическую модель, которая объяснила, как можно на несколько порядков повысить плотность тока холодной полевой эмиссии.
Квантовая физика
Математическое моделирование
Радиотехника
Электродинамика
7 декабря 2021