на главную страницу
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт физики атмосферы им. А.М.Обухова Российской академии наук

  ГЛАВНАЯ  
НАВИГАЦИЯ
ПОИСК
Искать на портале:
 

СОДЕРЖАНИЕ
Лаборатория взаимодействия атмосферы и океана

Основные направления исследований:

См. также:



Экспериментальное изучение атмосферной турбулентности

Осуществляется разработка методов измерения атмосферной турбулентности в морских условиях. Измерения пульсаций метеопараметров и газовых концентраций проводятся со стационарных морских платформ, с борта судна, на береговых станциях и со льда. Для расчета потоков используются различные методики (инерционно-диссипационный, пульсационный (Eddy Covariance) метод, профильный методы), разрабатываются методы коррекции и фильтрации сигналов от различных шумов. В лаборатории разработан уникальный комплекс аппаратуры для пульсационных измерений концентраций углекислого газа и водяного пара. Измерения осуществлялись над различными поверхностями, в том числе в морских и городских условиях.







Слева направо: аппаратуру для измерения турбулетных потоков тепла, импульса и углекислого газа на борту судна во время работ в Северном Ледовитом океане; комплекс для пульсационных измерения потоков тепла, импульса и метана на основе заякоренного катамарана (Камчатка, озеро Большой Вилюй, июль 2015); измерения атмосферной турбулетности в "городском каньоне" (Пыжевский переулок, июль 2013)







Спектры вертикальной скорости ветра, полученной из пульсационных измерений в морских условиях, с коррекцией качки и без нее.



Исследование структуры и динамики атмосферного пограничного слоя над неоднородными поверхностями при различных условиях атмосферной стратификации



Проводится теоретическое и экспериментальное исследование структуры приземного (приводного) и пограничного слоев атмосферы над неоднородными поверхностями. В частности, исследуется влияния стратификации на турбулентные характеристики над неоднородной поверхностью, изучается влияние неоднородностей морской поверхности (сликов, пленок поверхностно-активных веществ), на характеристики турбулентного энергообмена в приводном слое атмосферы. Исследуется динамика атмосферного пограничного слоя в прибрежной зоне при береговых ветрах. Исследования ведутся с использованием мезомасштабного и вихреразрешающего моделирования и данных специализированных экспериментов.







Экспериментальная зависимость коэффициента сопротивления морской поверхности от разницы температур воздух-вода при различных скоростях ветра (используются данные, осредненные по deltaT).







Разлив масла (формирование искусственного слика) и его прохождение через океанографическую платформу в Кацивели











Результаты расчета характеристик атмосферной турбулентности над неоднородной поверхностью с использованием вихреразрешающей модели на различных высотах. Сравнение с данными измерений при различных параметрах Монина-Обухова.



Также в рамках данного направления деятельности исследуется эволюция атмосферного пограничного слоя в Арктике в условиях различной стратификации: от сильно неустойчивой (конвективной) во время холодных вторжений над океаном до сильно устойчивой над морским льдом во время полярной ночи. Одним из объектов исследований являются струйные течения низкого уровня, которые могут существенно влиять на характеристики турбулентности в пограничном слое. Исследования опираются на результаты идеализированного численного моделирования с помощью иерархии моделей различной сложности. Для верификации моделей привлекаются данные натурных наблюдений в Арктике.







Вертикальный разрез в плоскости перпендикулярной кромке льда модуля скорости ветра по данным наблюдений (слева) во время холодного вторжения к северо-западу от Шпицбергена 4-го марта 1993 года и по данным численного моделирования (справа) с помощью модели NH3D. Красной линией показана высота пограничного слоя. Усиление скорости ветра в пограничном слое представляет собой так называемое «струйное течение низкого уровня».



Изучение взаимодействий в системе атмосфера-лед-океан в полярных районах (Арктика и Антарктика)

По результатам измерений атмосферной турбулентности в полярных районах изучаются особенности теплообмена через льды различной толщины и конфигурации; доказана важность учета при расчетах пространственных неоднородностей температуры льда; разработан алгоритм, позволяющий рассчитывать турбулентные потоки над разными типами льда; предложена методика расчета параметра шероховатости заснеженных и покрытых льдом поверхностей, разрабатываются параметризации для расчета потоков тепла, импульса, углекислого газа и метана в различных фоновых условиях.







Слева: среднесуточный суммарный тепловой баланс во время измерительной кампании в Арктике в 2015 г. по международному проекту NABOS. Lnet – длинноволновый радиационный баланс; Qnet – коротковолновый радиационный баланс; H, HL – турбулентные потоки скрытого и явного тепла. Максимальные значения турбулентных потоков наблюдаются при прохождении кромок. Справа: маршрут исследовательского судна во время экспедиции NABOS-2015 с сайта IARC.



Разработка новых алгоритмов интерпретации спутниковых данных

Совместно с коллегами из ИКИ РАН разработан метод расчета потоков тепла в системе океан-атмосферы по данным ИК- и СВЧ зондирования, разрабатываются методы определения потоков углекислого газа и метана. Совместно с ИКИ РАН разработан новый алгоритм определения характеристик морского ледяного покрова по данным пассивного микроволнового зондирования. Алгоритм позволяет определять сплоченность ледяного покрова, площадь разводий и полыней, наличие на льду снежниц различных стадий образования, характеристики снежного покрова.



Исследование особенностей динамики атмосферы в высоких широтах по данным спутниковых наблюдений, регионального климатического моделирования и реанализа

В рамках данного направления осуществляется сбор, обработка и анализ различных сеточных геофизических данных – продуктов реанализа, спутникового мониторинга и регионального климатического моделирования. С целью валидации спутниковых экспериментов и мезомасштабных моделей проводятся сравнения сеточных данных и данных специализированных морских и наземных экспериментов. По итогам сравнения производится оценка качества воспроизведения моделями и реанализом метеорологического режима и особенностей циркуляции атмосферы в пределах исследуемых территорий и акваторий.







Поля скорости ветра (м/с) и атмосферного давления (гПа) для момента наблюдения полярного мезоциклона в море Лаптевых по данным различных реанализов и региональной климатической модели COSMO-CLM за 18 UTC 12 октября 2007 г; поля скорости вера по данным радиометра AMSR-E и скатерометра QSCAT за ближайшие по времени сроки. Белая линия обозначает границу морского льда по данным ERA-Interim.



Моделирование ветрового волнения

В группе моделирования ветрового волнения разработана современная модель четвертого поколения ветро-волнового взаимодействия атмосферы и океана, которая позволяет рассчитать по полю ветра не только состояние волнения, но и ряд характеристик приводного слоя атмосферы, а также параметры верхнего слоя моря. Разработана модель динамического приводного слоя атмосферы. Ее принципиальное отличие от аналогов заключается в использовании представления о трехслойной структуре взаимодействия в системе воздух-вода, включающей сплошной слой воздуха, слой волнения, где воздух и вода присутствует одновременно (зона волнения) и сплошной верхний слой воды. С использованием ветро-волновых моделей, данных реанализа и спутниковых данных проводится исследование ветро-волнового режима в Тихом и Индийском океанах на различных пространственно-временных масштабах. Выполняется оценка максимума и минимума высот и периодов волны; поиск районов с наиболее слабым и наиболее сильным волнением, исследование долговременных трендов изменения ветра и волнения.







Слева направо: полученный из модели профиль ветра в зоне волнения и выше (ед. усл.); результаты верификации новой версии модели по данным австралийской группы (ср.к.ош. = 21%), результаты верификации по данным полученным в лаборатории во время измерений на Черном море (ср.кв.ош = 14%). 1- точки соответствия экспериментальных Cde и модельных Cdm коэффициентов трения; 2- линия регрессии полного совпадения модели и наблюдений.



Анализ изменений прозрачности и аэрозольной оптической толщины атмосферы

Совместно с ГГО проводятся с (с 1976 года по настоящее время) изменений прозрачности и аэрозольной оптической толщины (АОТ) атмосферы на территории РФ. Проводится анализ взаимной согласованности результатов наземного и спутникового мониторинга АОТ и приходящей солнечной радиации над Россией. Выполняется формирование объединённого архива суточных значений АОТ по независимым системам наблюдений: MODIS, AERONET, актинометрические наблюдения ГМС. Результаты анализа повысят качество восстановления АОТ по спутниковым данным и сделают более обоснованными оценки временных трендов аэрозольной составляющей атмосферы и ее вклада в формирование вариаций приходящей солнечной радиации.







Справа: АОТ500, полученные по данным сети MODIS (АОТMODIS) и данным сети AERONET (АОТAERONET) для станции Якутск; y=0.84x +0.03 (R2=0.63); Слева: относительный ход АОТ500:1 — АОТMODIS, 2 — АОТAERONET, линии – степенные интерполяции. (станция Якутск)



Рабочие моменты - Превед!





...
АВТОРИЗАЦИЯ
УПОМИНАНИЯ В СМИ
Все упоминания в СМИ
НОВОСТИ В МИРЕ
© ИФА РАН 2008-2019 главная | назад | вверх | печать